Fra PCB World, 19. marts, 2021

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

1. Hvordan kan man overveje impedans, der matcher, når man designer højhastigheds-PCB-designskemaer?
Når man designer højhastigheds-PCB-kredsløb, er impedansmatchning et af designelementerne. Impedansværdien har et absolut forhold til ledningsmetoden, såsom at gå på overfladelaget (mikrostrip) eller det indre lag (stripline/dobbelt stripline), afstand fra referencelaget (kraftlag eller jordlag), ledningsbredde, PCB -materiale osv. Begge vil påvirke den karakteristiske impedansværdi af sporet.

Det vil sige, at impedansværdien kun kan bestemmes efter ledninger. Generelt kan simuleringssoftwaren ikke tage hensyn til 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. Lindre effekten af ​​diskontinuitet i sporimpedans. Den virkelige løsning på problemet er at forsøge at undgå diskontinuiteter i impedans ved ledninger.

2. Når der er flere digitale/analoge funktionsblokke i et PCB -kort, er den konventionelle metode at adskille den digitale/analoge jord. Hvad er grunden?
Årsagen til at adskille den digitale/analoge jord er fordi det digitale kredsløb vil generere støj i strømmen og jorden, når der skifter mellem høje og lave potentialer. Støjens størrelse er relateret til signalets hastighed og størrelsen af ​​strømmen.

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

3. i højhastigheds-PCB-design, hvilke aspekter skal designeren overveje EMC- og EMI-regler?
Generelt skal EMI/EMC -design overveje både udstrålede og udførte 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 lave frekvensdel.

Et godt EMI/EMC -design skal tage højde for placeringen af ​​enheden, PCB -stakarrangement, vigtig forbindelsesmetode, valg af enhed osv. I begyndelsen af ​​layoutet. Hvis der ikke er noget bedre arrangement på forhånd, vil det blive løst bagefter. Det får to gange resultatet med halvdelen af ​​indsatsen og øger omkostningerne.

For eksempel skal placeringen af ​​urgeneratoren ikke være så tæt på det eksterne stik som muligt. Højhastighedssignaler skal gå til det indre lag så meget som muligt. Vær opmærksom på den karakteristiske impedans, der matcher og kontinuiteten i referencelaget for at reducere refleksioner. Signalets dræbte hastighed, der skubbes af enheden, skal være så lille som muligt for at reducere højden. Frekvenskomponenter, når man vælger afkobling/bypass -kondensatorer, skal du være opmærksom på, om dens frekvensrespons opfylder kravene for at reducere støj på kraftplanet.

Vær desuden opmærksom på returstien for højfrekvente signalstrømmen for at gøre loopområdet så lille som muligt (det vil sige loopimpedansen så lille som muligt) for at reducere stråling. Jorden kan også opdeles for at kontrollere udvalget af højfrekvent støj. Endelig skal du vælge chassisjorden korrekt mellem PCB og huset.

4. skal jordtråden danne en lukket sum-form?
Når man fremstiller PCB -kort, reduceres loopområdet generelt for at reducere interferensen. Når man lægger jordlinjen, skal den ikke lægges i en lukket form, men det er bedre at arrangere den i en grenform, og jordens område skal øges så meget som muligt.

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

6. Hvordan håndteres layout og ledninger for at sikre stabiliteten af ​​signaler over 100 m?
Nøglen til højhastigheds digital signal ledninger er at reducere virkningen af ​​transmissionslinjer på signalkvaliteten. Derfor kræver layoutet af højhastighedssignaler over 100 m, at signalsporene er så korte som muligt. I digitale kredsløb defineres højhastighedssignaler ved signalforsinkelsestid.

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