Del mundo de PCB, 19 de marzo de 2021

Al diseñar PCB, a menudo nos encontramos con varios problemas, como la adaptación de impedancia, las reglas EMI, etc. Este artículo ha recopilado algunas preguntas y respuestas relacionadas con los PCB de alta velocidad para todos, y espero que sea útil para todos.

1. ¿Cómo considerar la adaptación de impedancia al diseñar esquemas de diseño de PCB de alta velocidad?
Al diseñar circuitos PCB de alta velocidad, la adaptación de impedancia es uno de los elementos de diseño.El valor de impedancia tiene una relación absoluta con el método de cableado, como caminar sobre la capa superficial (microstrip) o la capa interna (stripline/doble stripline), la distancia desde la capa de referencia (capa de energía o capa de tierra), ancho del cableado, material de PCB , etc. Ambos afectarán el valor de impedancia característica de la traza.

Es decir, el valor de impedancia sólo se puede determinar después del cableado.Generalmente, el software de simulación no puede tener en cuenta algunas condiciones de cableado discontinuo debido a la limitación del modelo de circuito o del algoritmo matemático utilizado.En este momento, solo se pueden reservar en el diagrama esquemático algunos terminadores (terminación), como la resistencia en serie.Aliviar el efecto de discontinuidad en la impedancia de traza.La verdadera solución al problema es intentar evitar discontinuidades de impedancia al realizar el cableado.

2. Cuando hay múltiples bloques de funciones digitales/analógicas en una placa PCB, el método convencional es separar la tierra digital/analógica.¿Cuál es la razón?
La razón para separar la tierra digital/analógica es porque el circuito digital generará ruido en la alimentación y la tierra al cambiar entre potenciales altos y bajos.La magnitud del ruido está relacionada con la velocidad de la señal y la magnitud de la corriente.

Si el plano de tierra no está dividido y el ruido generado por el circuito de área digital es grande y los circuitos de área analógica están muy cerca, incluso si las señales de digital a analógica no se cruzan, la señal analógica seguirá siendo interferida por la tierra. ruido.Es decir, el método de digital a analógico no dividido solo se puede utilizar cuando el área del circuito analógico está lejos del área del circuito digital que genera mucho ruido.

3. En el diseño de PCB de alta velocidad, ¿qué aspectos debe considerar el diseñador las reglas EMC y EMI?
Generalmente, el diseño EMI/EMC debe considerar los aspectos radiados y conducidos al mismo tiempo.El primero pertenece a la parte de mayor frecuencia (>30MHz) y el segundo es la parte de menor frecuencia (<30MHz).Así que no puedes simplemente prestar atención a la alta frecuencia e ignorar la parte de baja frecuencia.

Un buen diseño EMI/EMC debe tener en cuenta la ubicación del dispositivo, la disposición de la pila de PCB, el método de conexión importante, la selección del dispositivo, etc. al comienzo del diseño.Si no hay un arreglo mejor de antemano, se solucionará después.Obtendrá el doble de resultado con la mitad de esfuerzo y aumentará el costo.

Por ejemplo, la ubicación del generador de reloj no debe estar lo más cerca posible del conector externo.Las señales de alta velocidad deben llegar a la capa interior tanto como sea posible.Preste atención a la adaptación de impedancia característica y a la continuidad de la capa de referencia para reducir los reflejos.La velocidad de respuesta de la señal enviada por el dispositivo debe ser lo más pequeña posible para reducir la altura.Los componentes de frecuencia, al elegir condensadores de desacoplamiento/bypass, preste atención a si su respuesta de frecuencia cumple con los requisitos para reducir el ruido en el plano de potencia.

Además, preste atención a la ruta de retorno de la corriente de la señal de alta frecuencia para hacer que el área del bucle sea lo más pequeña posible (es decir, la impedancia del bucle lo más pequeña posible) para reducir la radiación.El suelo también se puede dividir para controlar el rango de ruido de alta frecuencia.Finalmente, elija adecuadamente la tierra del chasis entre la PCB y la carcasa.

4. Al fabricar placas PCB, para reducir la interferencia, ¿el cable de tierra debe tener una forma de suma cerrada?
Al fabricar placas PCB, el área del bucle generalmente se reduce para reducir la interferencia.Al colocar la línea de tierra, no debe colocarse de forma cerrada, sino que es mejor colocarla en forma de rama y el área del suelo debe aumentarse tanto como sea posible.

5. ¿Cómo ajustar la topología de enrutamiento para mejorar la integridad de la señal?
Este tipo de dirección de señal de red es más complicado, porque para señales unidireccionales, bidireccionales y señales de diferentes niveles, las influencias de la topología son diferentes y es difícil decir qué topología es beneficiosa para la calidad de la señal.Y al realizar una presimulación, qué topología utilizar es muy exigente para los ingenieros, ya que requiere comprensión de los principios de los circuitos, los tipos de señales e incluso la dificultad del cableado.

6. ¿Cómo abordar el diseño y el cableado para garantizar la estabilidad de las señales por encima de 100 M?
La clave para el cableado de señales digitales de alta velocidad es reducir el impacto de las líneas de transmisión en la calidad de la señal.Por lo tanto, el diseño de señales de alta velocidad por encima de 100 M requiere que las trazas de la señal sean lo más cortas posible.En los circuitos digitales, las señales de alta velocidad se definen por el tiempo de retardo de subida de la señal.

Además, los diferentes tipos de señales (como TTL, GTL, LVTTL) tienen diferentes métodos para garantizar la calidad de la señal.