PCB Worldist, 19. märtsil 2021
PCB disaini tegemisel puutume sageli kokku mitmesuguste probleemidega, näiteks impedantsi sobitamine, EMI reeglid jne. See artikkel on koostanud kõigile kiire PCB-dega seotud küsimused ja vastused ning loodan, et sellest on kõigile abi.
1. Kuidas kaaluda impedantsi sobitamist kiire PCB disaini skeemi kujundamisel?
Kiire PCB vooluahelate kujundamisel on impedantsi sobitamine üks kujunduselemente. Impedantsi väärtus on absoluutne seos juhtmestiku meetodil, näiteks kõndimine pinnakihil (mikrostrip) või sisemine kiht (ribaline/topelt ribaline), kaugus võrdluskihist (toitekiht või maapealne kiht), juhtmestiku laius, PCB materjal jne. Mõlemad mõjutavad trassi iseloomulikku takistust.
See tähendab, et impedantsi väärtuse saab kindlaks teha alles pärast juhtmestikku. Üldiselt ei saa simulatsioonitarkvara võtta arvesse vooluringi mudeli või kasutatud matemaatilise algoritmi piiramise tõttu mõningaid katkendlikke juhtmeid. Sel ajal saab skemaatilisel diagrammil reserveerida ainult mõned terminaatorid (lõpetamine), näiteks seeriaresistentsus. Leevendage katkematuse mõju jälgimisse. Probleemi tegelik lahendus on püüda juhtmestiku korral vältida impedantsi katkematusi.
2. Kui PCB -tahvlis on mitu digitaalset/analoogfunktsiooniplokki, on tavaline meetod digitaalse/analoogse maapinna eraldamine. Mis on põhjus?
Digitaalse/analoogse maapinna eraldamise põhjus on see, et digitaalne vooluring tekitab kõrge ja madala potentsiaali vahel vahetamisel müra ja maapinda. Müra suurus on seotud signaali kiirusega ja voolu ulatusega.
Kui maapinna tasapind ei jaga ja digitaalse piirkonna vooluahela tekitatud müra on suur ja analoogpinna vooluahelad on väga lähedal, isegi kui digitaal-analoogi signaalid ei ristu, segab analoogsignaal ikkagi maa-müra. See tähendab, et jagamata digitaalse analoogi meetodit saab kasutada ainult siis, kui analoogvoolupindala on kaugel digitaalskeemi piirkonnast, mis tekitab suurt müra.
3. Millised aspektid peaksid disainer arvestama EMC ja EMI reeglitega kiire PCB kujunduses?
Üldiselt peab EMI/EMC disain arvestama korraga nii kiirgatud kui ka läbi viidud aspektidega. Esimene kuulub kõrgema sagedusega osa (> 30MHz) ja viimane on madalama sagedusega osa (<30MHz). Nii et te ei saa lihtsalt tähelepanu pöörata kõrgsagedusele ja ignoreerida madala sagedusega osa.
Hea EMI/EMC disain peab võtma arvesse seadme asukohta, PCB -virna paigutust, olulist ühendusmeetodit, seadme valikut jne. Paigutuse alguses. Kui varem pole paremat korraldust, lahendatakse see pärast seda. See saab kaks korda tulemuse poole jõupingutustega ja suurendab kulusid.
Näiteks ei tohiks kellageneraatori asukoht olla võimalikult lähedal välisele pistikule. Kiire signaalid peaksid sisemise kihi juurde võimalikult palju minema. Pöörake tähelepanu iseloomulikule impedantsi sobitamisele ja võrdluskihi järjepidevusele peegelduste vähendamiseks. Seadme poolt surutud signaali kesakiirus peaks olema võimalikult väike, et kõrgust vähendada. Sageduskomponendid pööravad lahtisiltootmise/ümbersõitjate valimisel tähelepanu sellele, kas selle sagedusele reageerimine vastab energiatasapinna müra vähendamiseks.
Lisaks pöörake tähelepanu kõrgsagedusliku signaali voolu tagasivooluteele, et muuta silmuse piirkond võimalikult väikeseks (see tähendab võimalikult väike silmuse impedants) kiirguse vähendamiseks. Maapinna saab jagada ka kõrgsagedusliku müra vahemiku kontrollimiseks. Lõpuks valige PCB ja korpuse vahel šassii maa.
4. PCB-tahvlite valmistamisel peaks jahvatatud traat moodustama suletud summa vormi?
PCB -tahvlite valmistamisel väheneb silmuse pindala üldiselt häirete vähendamiseks. Maapinnale asetamisel ei tohiks seda panna suletud kujul, vaid parem on korraldada see haru kujul ja maapinna pindala tuleks suurendada nii palju kui võimalik.
5. Kuidas reguleerida marsruutide topoloogiat, et parandada signaali terviklikkust?
Selline võrgusignaali suund on keerulisem, kuna ühesuunaliste, kahesuunaliste signaalide ja erinevate tasandite signaalide korral on topoloogia mõjutused erinevad ja on raske öelda, milline topoloogia on signaali kvaliteedile kasulik. Ja kui tehke simuleerimist, mida topoloogia kasutamiseks on inseneridele väga nõudlik, nõudes mõistmist vooluringi põhimõtetest, signaalitüüpidest ja isegi juhtmestikust.
6. Kuidas toime tulla paigutusega ja juhtmestikuga, et tagada signaalide stabiilsus üle 100 m?
Kiire digitaalse signaali juhtmestiku võti on vähendada ülekandeliinide mõju signaali kvaliteedile. Seetõttu nõuab kiirete signaalide paigutus üle 100 m, signaalijälgede võimalikult lühikesed. Digitaalsetes vooluahelates määratletakse kiired signaalid signaali tõusu viivituse aja järgi.
Lisaks on erinevat tüüpi signaalidel (näiteks TTL, GTL, LVTTL) signaali kvaliteedi tagamiseks erinevad meetodid.