Fra PCB-verden, 19. marts 2021

Når vi laver PCB-design, støder vi ofte på forskellige problemer, såsom impedansmatching, EMI-regler osv. Denne artikel har samlet nogle spørgsmål og svar relateret til højhastigheds-PCB'er til alle, og jeg håber, det vil være nyttigt for alle.

1.Hvordan overvejer man impedansmatchning, når man designer high-speed PCB design skemaer?
Ved design af højhastigheds PCB-kredsløb er impedanstilpasning et af designelementerne.Impedansværdien har et absolut forhold til ledningsmetoden, såsom at gå på overfladelaget (mikrostrip) eller indre lag (stripline/dobbelt stripline), afstand fra referencelaget (strømlag eller jordlag), ledningsbredde, PCB-materiale , osv. Begge vil påvirke kurvens karakteristiske impedansværdi.

Det vil sige, at impedansværdien kun kan bestemmes efter ledningsføring.Generelt kan simuleringssoftwaren ikke tage højde for nogle diskontinuerlige ledningsforhold på grund af begrænsningen af ​​kredsløbsmodellen eller den anvendte matematiske algoritme.På dette tidspunkt kan kun nogle terminatorer (terminering), såsom seriemodstand, reserveres på det skematiske diagram.Afhjælp virkningen af ​​diskontinuitet i sporimpedans.Den egentlige løsning på problemet er at forsøge at undgå impedansdiskontinuiteter ved ledningsføring.

2. Når der er flere digitale/analoge funktionsblokke i et printkort, er den konventionelle metode at adskille den digitale/analoge jord.Hvad er grunden?
Grunden til at adskille den digitale/analoge jord er, at det digitale kredsløb vil generere støj i strømmen og jorden, når der skiftes mellem høje og lave potentialer.Støjens størrelse er relateret til signalets hastighed og strømmens størrelse.

Hvis jordplanet ikke er opdelt, og støjen, der genereres af det digitale områdekredsløb, er stor, og de analoge områdekredsløb er meget tætte, selvom de digital-til-analoge signaler ikke krydser hinanden, vil det analoge signal stadig blive forstyrret af jorden støj.Det vil sige, at den ikke-opdelte digital-til-analog metode kun kan bruges, når det analoge kredsløbsområde er langt fra det digitale kredsløbsområde, der genererer stor støj.

3. Hvilke aspekter skal designeren overveje EMC- og EMI-regler i højhastigheds-PCB-design?
Generelt skal EMI/EMC-design tage hensyn til både udstrålede og ledede aspekter på samme tid.Førstnævnte hører til den højere frekvensdel (>30MHz), og sidstnævnte er den lavere frekvensdel (<30MHz).Så du kan ikke bare være opmærksom på den høje frekvens og ignorere den lavfrekvente del.

Et godt EMI/EMC design skal tage højde for placeringen af ​​enheden, PCB stak arrangement, vigtig tilslutningsmetode, enhedsvalg osv. i starten af ​​layoutet.Er der ikke en bedre ordning på forhånd, løses det efterfølgende.Det vil få det dobbelte af resultatet med halvdelen af ​​indsatsen og øge omkostningerne.

For eksempel bør placeringen af ​​urgeneratoren ikke være så tæt på det eksterne stik som muligt.Højhastighedssignaler bør gå til det indre lag så meget som muligt.Vær opmærksom på den karakteristiske impedanstilpasning og kontinuiteten af ​​referencelaget for at reducere refleksioner.Svinghastigheden for signalet, der skubbes af enheden, skal være så lille som muligt for at reducere højden.Frekvenskomponenter skal, når du vælger afkoblings-/bypass-kondensatorer, være opmærksom på, om dens frekvensgang opfylder kravene til at reducere støj på effektplanet.

Vær desuden opmærksom på returvejen for den højfrekvente signalstrøm for at gøre sløjfeområdet så lille som muligt (det vil sige sløjfeimpedansen så lille som muligt) for at reducere strålingen.Jorden kan også opdeles for at kontrollere rækkevidden af ​​højfrekvent støj.Til sidst skal du vælge chassisjorden mellem printkortet og huset korrekt.

4. Ved fremstilling af PCB-plader, for at reducere interferens, skal jordledningen danne en lukket sumform?
Ved fremstilling af printkort reduceres løkkearealet generelt for at reducere interferens.Når du lægger jordlinjen, bør den ikke lægges i en lukket form, men det er bedre at arrangere den i en grenform, og jordens areal skal øges så meget som muligt.

5. Hvordan justeres routingtopologien for at forbedre signalintegriteten?
Denne form for netværkssignalretning er mere kompliceret, fordi for ensrettede, tovejssignaler og signaler på forskellige niveauer er topologipåvirkningerne forskellige, og det er svært at sige, hvilken topologi der er gavnlig for signalkvaliteten.Og når man laver præ-simulering, hvilken topologi der skal bruges, er meget krævende for ingeniører, hvilket kræver forståelse af kredsløbsprincipper, signaltyper og endda ledningsbesvær.

6. Hvordan skal man håndtere layout og ledninger for at sikre stabiliteten af ​​signaler over 100M?
Nøglen til højhastigheds digital signalledning er at reducere transmissionslinjernes indvirkning på signalkvaliteten.Derfor kræver layoutet af højhastighedssignaler over 100M, at signalsporene er så korte som muligt.I digitale kredsløb er højhastighedssignaler defineret af signalstigningsforsinkelse.

Desuden har forskellige typer signaler (såsom TTL, GTL, LVTTL) forskellige metoder til at sikre signalkvaliteten.