Από το PCB World, 19 Μαρτίου, 19, 2021

Όταν κάνουμε σχεδιασμό PCB, συχνά αντιμετωπίζουμε διάφορα προβλήματα, όπως η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης, οι κανόνες EMI κλπ. Αυτό το άρθρο έχει συντάξει ορισμένες ερωτήσεις και απαντήσεις που σχετίζονται με PCB υψηλής ταχύτητας για όλους και ελπίζω ότι θα είναι χρήσιμο σε όλους.

1. Πώς να εξετάσετε την αντιστοίχιση αντίστασης κατά το σχεδιασμό σχημάτων σχεδιασμού PCB υψηλής ταχύτητας;
Κατά το σχεδιασμό κυκλωμάτων PCB υψηλής ταχύτητας, η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης είναι ένα από τα στοιχεία σχεδιασμού. Η τιμή σύνθετης αντίστασης έχει απόλυτη σχέση με τη μέθοδο καλωδίωσης, όπως το περπάτημα στο επιφανειακό στρώμα (microstrip) ή το εσωτερικό στρώμα (λωρίδα/διπλή λωρίδα), απόσταση από το στρώμα αναφοράς (στρώμα ισχύος ή στρώμα γείωσης), πλάτος καλωδίωσης, υλικό PCB κλπ.

Δηλαδή, η τιμή σύνθετης αντίστασης μπορεί να προσδιοριστεί μόνο μετά την καλωδίωση. Γενικά, το λογισμικό προσομοίωσης δεν μπορεί να λάβει υπόψη ορισμένες ασυνεχείς συνθήκες καλωδίωσης λόγω του περιορισμού του μοντέλου κυκλώματος ή του μαθηματικού αλγορίθμου που χρησιμοποιείται. Αυτή τη στιγμή, μόνο μερικοί τερματοφύλακες (τερματισμός), όπως η αντίσταση σειρές, μπορούν να προορίζονται στο σχηματικό διάγραμμα. Ανακουφίστε την επίδραση της ασυνέχειας στην αντίσταση ιχνών. Η πραγματική λύση στο πρόβλημα είναι να προσπαθήσουμε να αποφύγουμε τις ασυνέχειες σύνθετης αντίστασης κατά την καλωδίωση.

2. Όταν υπάρχουν πολλαπλά μπλοκ λειτουργίας ψηφιακών/αναλογικών λειτουργιών σε μια πλακέτα PCB, η συμβατική μέθοδος είναι να διαχωριστεί το ψηφιακό/αναλογικό έδαφος. Ποιος είναι ο λόγος;
Ο λόγος για τον διαχωρισμό του ψηφιακού/αναλογικού εδάφους είναι επειδή το ψηφιακό κύκλωμα θα παράγει θόρυβο στην ισχύ και το έδαφος κατά την εναλλαγή μεταξύ υψηλών και χαμηλών δυνατοτήτων. Το μέγεθος του θορύβου σχετίζεται με την ταχύτητα του σήματος και το μέγεθος του ρεύματος.

Εάν το επίπεδο εδάφους δεν χωρίζεται και ο θόρυβος που παράγεται από το κύκλωμα της ψηφιακής περιοχής είναι μεγάλο και τα κυκλώματα αναλογικής περιοχής είναι πολύ κοντά, ακόμη και αν τα σήματα ψηφιακού προς αναλογία δεν διασχίζουν, το αναλογικό σήμα θα εξακολουθεί να παρεμβαίνει από τον θόρυβο του εδάφους. Δηλαδή, η μη διαμετακομισμένη μέθοδος ψηφιακού-αναλογίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο όταν η περιοχή αναλογικού κυκλώματος απέχει πολύ από την περιοχή του ψηφιακού κυκλώματος που παράγει μεγάλο θόρυβο.

3. Σχετικά με τον σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας, ποιες πτυχές θα πρέπει ο σχεδιαστής να εξετάσει τους κανόνες EMC και EMI;
Γενικά, ο σχεδιασμός EMI/EMC πρέπει να εξετάσει ταυτόχρονα τόσο ακτινοβολούμενες όσο και διεξάγονται πτυχές. Ο πρώτος ανήκει στο τμήμα υψηλότερης συχνότητας (> 30MHz) και το τελευταίο είναι το τμήμα χαμηλότερης συχνότητας (<30MHz). Επομένως, δεν μπορείτε απλώς να δώσετε προσοχή στην υψηλή συχνότητα και να αγνοήσετε το τμήμα χαμηλής συχνότητας.

Ένας καλός σχεδιασμός EMI/EMC πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη θέση της συσκευής, τη διάταξη στοίβας PCB, τη σημαντική μέθοδο σύνδεσης, την επιλογή συσκευών κ.λπ. Στην αρχή της διάταξης. Εάν δεν υπάρχει καλύτερη ρύθμιση εκ των προτέρων, θα λυθεί αργότερα. Θα πάρει δύο φορές το αποτέλεσμα με το ήμισυ της προσπάθειας και θα αυξήσει το κόστος.

Για παράδειγμα, η θέση της γεννήτριας ρολογιού δεν πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στον εξωτερικό σύνδεσμο. Τα σήματα υψηλής ταχύτητας πρέπει να μεταβούν στο εσωτερικό στρώμα όσο το δυνατόν περισσότερο. Δώστε προσοχή στη χαρακτηριστική αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης και τη συνέχεια του στρώματος αναφοράς για να μειώσετε τις αντανακλάσεις. Ο ρυθμός κλίσης του σήματος που ωθείται από τη συσκευή θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος για να μειωθεί το ύψος. Τα εξαρτήματα συχνότητας, όταν επιλέγουν πυκνωτές αποσύνδεσης/παράκαμψης, δίνουν προσοχή στο εάν η απόκριση συχνότητας πληροί τις απαιτήσεις για τη μείωση του θορύβου στο επίπεδο ισχύος.

Επιπλέον, δώστε προσοχή στη διαδρομή επιστροφής του ρεύματος σήματος υψηλής συχνότητας για να κάνετε την περιοχή του βρόχου όσο το δυνατόν μικρότερη (δηλαδή την αντίσταση βρόχου όσο το δυνατόν μικρότερη) για να μειώσετε την ακτινοβολία. Το έδαφος μπορεί επίσης να χωριστεί για να ελέγξει το εύρος του θορύβου υψηλής συχνότητας. Τέλος, επιλέξτε σωστά το έδαφος του πλαισίου μεταξύ του PCB και του περιβλήματος.

4. Όταν δημιουργείτε πίνακες PCB, προκειμένου να μειώσετε τις παρεμβολές, θα πρέπει το σύρμα γείωσης να σχηματίσει μια μορφή κλειστού ποσού;
Κατά την παρασκευή πίνακα PCB, η περιοχή βρόχου μειώνεται γενικά για να μειωθεί η παρεμβολή. Κατά την τοποθέτηση της γραμμής εδάφους, δεν πρέπει να τοποθετηθεί σε κλειστή μορφή, αλλά είναι καλύτερο να το κανονίσετε σε σχήμα κλάδου και η περιοχή του εδάφους θα πρέπει να αυξηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο.

5. Πώς να ρυθμίσετε την τοπολογία δρομολόγησης για να βελτιώσετε την ακεραιότητα του σήματος;
Αυτό το είδος της κατεύθυνσης του σήματος του δικτύου είναι πιο περίπλοκο, διότι για τα μονοκατευθυντικά, αμφίδρομα σήματα και τα σήματα διαφορετικών επιπέδων, οι επιρροές της τοπολογίας είναι διαφορετικές και είναι δύσκολο να πούμε ποια τοπολογία είναι επωφελής για την ποιότητα του σήματος. Και όταν κάνετε προ-προσομοίωση, ποια τοπολογία που χρησιμοποιεί είναι πολύ απαιτητική στους μηχανικούς, απαιτώντας κατανόηση των αρχών του κυκλώματος, των τύπων σήματος και ακόμη και της δυσκολίας καλωδίωσης.

6. Πώς να αντιμετωπίσετε τη διάταξη και την καλωδίωση για να εξασφαλίσετε τη σταθερότητα των σημάτων άνω των 100 μέτρων;
Το κλειδί για την καλωδίωση ψηφιακού σήματος υψηλής ταχύτητας είναι η μείωση της επίδρασης των γραμμών μεταφοράς στην ποιότητα του σήματος. Επομένως, η διάταξη των σημάτων υψηλής ταχύτητας άνω των 100 μέτρων απαιτεί τα ίχνη σήματος να είναι όσο το δυνατόν συντομότερα. Στα ψηφιακά κυκλώματα, τα σήματα υψηλής ταχύτητας ορίζονται από τον χρόνο καθυστέρησης σήματος.

Επιπλέον, διαφορετικοί τύποι σημάτων (όπως TTL, GTL, LVTTL) έχουν διαφορετικές μεθόδους για να εξασφαλίσουν την ποιότητα του σήματος.