Aus PCB World, 19. März 2021

Bei PCB-Design stoßen wir häufig auf verschiedene Probleme, wie z. B. Impedanzübereinstimmung, EMI-Regeln usw. Dieser Artikel hat einige Fragen und Antworten zu Hochgeschwindigkeits-PCBs für alle zusammengestellt, und ich hoffe, dass dies für alle hilfreich sein wird.

1. Wie kann man die Impedanzübereinstimmung bei der Gestaltung von Hochgeschwindigkeits-PCB-Designschematik in Betracht ziehen?
Bei der Gestaltung von Hochgeschwindigkeits-PCB-Schaltkreisen ist die Impedanzübereinstimmung eines der Designelemente. Der Impedanzwert hat eine absolute Beziehung zur Verdrahtungsmethode, z. B. das Gehen auf der Oberflächenschicht (Microstrip) oder die innere Schicht (Stripline/Double Stripline), den Abstand von der Referenzschicht (Leistungsschicht oder Schicht), Kabelbreite, PCB -Material usw. Einfluss auf den charakteristischen Impedanzwert der TRACE.

Das heißt, der Impedanzwert kann erst nach der Verkabelung bestimmt werden. Im Allgemeinen kann die Simulationssoftware aufgrund der Einschränkung des Schaltungsmodells oder des verwendeten mathematischen Algorithmus einige diskontinuierliche Kabelbedingungen berücksichtigen. Zu diesem Zeitpunkt können nur einige Terminatoren (Beendigung), wie z. B. Serienresistenz, dem schematischen Diagramm vorbehalten werden. Linderung der Wirkung der Diskontinuität in der Spurenimpedanz. Die eigentliche Lösung für das Problem besteht darin, bei der Verkabelung Impedanzdiskontinuitäten zu vermeiden.

2. Wenn in einer PCB -Platine mehrere digitale/analoge Funktionsblöcke vorhanden sind, besteht die herkömmliche Methode darin, den digitalen/analogen Boden zu trennen. Was ist der Grund?
Der Grund für die Trennung des digitalen/analogen Bodens liegt darin, dass der digitale Schaltkreis beim Wechsel zwischen hohen und niedrigen Potentialen Rauschen in Strom und Masse erzeugt. Die Größe des Rauschens hängt mit der Geschwindigkeit des Signals und der Größe des Stroms zusammen.

Wenn die Erdungsebene nicht geteilt ist und das von der Digital Area Circuit erzeugte Rauschen groß ist und die Schaltkreise analogen Flächen sehr nahe sind, wird das analoge Signal auch dann durch das Bodenrauschen gestört, wenn die Digital-Analog-Signale nicht überqueren. Das heißt, die nicht geteilte Methode für digital-analog-Methoden kann nur verwendet werden, wenn der analoge Schaltungsbereich weit vom digitalen Schaltungsbereich entfernt ist, der ein großes Rauschen erzeugt.

3. Welche Aspekte sollte der Designer im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design die EMC- und EMI-Regeln betrachten?
Im Allgemeinen muss das EMI/EMC -Design gleichzeitig sowohl gestrahlte als auch durchgeführte Aspekte berücksichtigen. Ersteres gehört zum höheren Frequenzteil (> 30 MHz) und letzteres ist der niedrigere Frequenzteil (<30 MHz). Sie können also nicht einfach auf die hohe Frequenz achten und den niedrigen Teil der Frequenz ignorieren.

Ein gutes EMI/EMC -Design muss den Standort des Geräts, der PCB -Stapelanordnung, der wichtigen Verbindungsmethode, der Geräteauswahl usw. zu Beginn des Layouts berücksichtigen. Wenn es vorher keine bessere Anordnung gibt, wird es anschließend gelöst. Es wird das doppelte Ergebnis mit der Hälfte der Anstrengungen und erhöhen die Kosten.

Beispielsweise sollte der Ort des Taktgenerators nicht so nah wie möglich am externen Stecker sein. Hochgeschwindigkeitssignale sollten so weit wie möglich in die innere Schicht gehen. Achten Sie auf die charakteristische Impedanzanpassung und die Kontinuität der Referenzschicht, um die Reflexionen zu reduzieren. Die Signalrate des vom Gerät gedrängten Signals sollte so klein wie möglich sein, um die Höhe zu verringern. Frequenzkomponenten achten bei der Auswahl der Entkopplung/Bypass -Kondensatoren darauf, ob der Frequenzgang den Anforderungen zur Verringerung der Rauschen in der Leistungsebene entspricht.

Achten Sie außerdem auf den Rückweg des Hochfrequenzsignalstroms, um den Schleifenbereich so klein wie möglich zu gestalten (dh die Schleifenimpedanz so gering wie möglich), um die Strahlung zu verringern. Der Boden kann auch aufgeteilt werden, um den Bereich des Hochfrequenzrauschens zu kontrollieren. Wählen Sie schließlich den Chassis -Boden zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse ordnungsgemäß.

4. Sollte das Erdungsdraht bei der Herstellung von PCB-Brettern, um die Störung zu verringern, eine geschlossene Form bilden?
Bei der Herstellung von PCB -Boards wird der Schleifenbereich im Allgemeinen reduziert, um die Störungen zu verringern. Wenn Sie die Erdungslinie legen, sollte es nicht in geschlossener Form gelegt werden, aber es ist besser, sie in einer Astform zu arrangieren, und der Bereich des Bodens sollte so weit wie möglich erhöht werden.

5. Wie kann man die Routing -Topologie anpassen, um die Signalintegrität zu verbessern?
Diese Art der Netzwerksignalrichtung ist komplizierter, da für unidirektionale, bidirektionale Signale und Signale unterschiedlicher Ebenen die Topologieeinflüsse unterschiedlich sind und es schwer zu sagen ist, welche Topologie für die Signalqualität vorteilhaft ist. Und bei Vorverfolgung ist die Topologie für Ingenieure sehr anspruchsvoll und erfordert Verständnis von Schaltungsprinzipien, Signaltypen und sogar Verkabelungsschwierigkeiten.

6. Wie kann man mit dem Layout und der Verkabelung umgehen, um die Stabilität von Signalen über 100 m zu gewährleisten?
Der Schlüssel zur digitalen Hochgeschwindigkeitssignalverkabelung besteht darin, die Auswirkungen von Übertragungsleitungen auf die Signalqualität zu verringern. Daher erfordert das Layout von Hochgeschwindigkeitssignalen über 100 m, dass die Signalspuren so kurz wie möglich sind. In digitalen Schaltkreisen werden Hochgeschwindigkeitssignale durch Signalsteigerungsverzögerungszeit definiert.

Darüber hinaus haben verschiedene Arten von Signalen (wie TTL, GTL, LVTTL) unterschiedliche Methoden, um die Signalqualität zu gewährleisten.