پروبلم طراحی PCB فرکانس بالا

1. چگونه می توان با برخی درگیری های نظری در سیم کشی واقعی برخورد کرد؟
اساساً تقسیم و جداسازی زمین آنالوگ/دیجیتال درست است. لازم به ذکر است که رد سیگنال تا حد امکان نباید از خندق عبور کند و مسیر جریان برگشتی منبع تغذیه و سیگنال نباید خیلی زیاد باشد.
نوسان ساز کریستالی یک مدار نوسانی بازخورد مثبت آنالوگ است. برای داشتن یک سیگنال نوسانی پایدار، باید مشخصات لوپ و فاز را داشته باشد. مشخصات نوسان این سیگنال آنالوگ به راحتی مختل می شود. حتی اگر آثار محافظ زمین اضافه شود، تداخل ممکن است کاملاً جدا نشود. علاوه بر این، نویز در سطح زمین نیز در صورت دور بودن مدار نوسانات بازخورد مثبت بر مدار تأثیر می گذارد. بنابراین، فاصله بین نوسانگر کریستالی و تراشه باید تا حد امکان نزدیک باشد.
در واقع، تضادهای زیادی بین سیم‌کشی پرسرعت و الزامات EMI وجود دارد. اما اصل اساسی این است که مقاومت و ظرفیت یا دانه فریت اضافه شده توسط EMI نمی تواند باعث شود که برخی از ویژگی های الکتریکی سیگنال مطابق با مشخصات نباشد. بنابراین، بهتر است از مهارت‌های چیدمان ردیابی‌ها و پشته‌بندی PCB برای حل یا کاهش مشکلات EMI مانند سیگنال‌های با سرعت بالا به لایه داخلی استفاده کنید. در نهایت، خازن های مقاومتی یا دانه فریت برای کاهش آسیب به سیگنال استفاده می شود.

2. چگونه می توان تضاد بین سیم کشی دستی و سیم کشی اتوماتیک سیگنال های پرسرعت را حل کرد؟
اکثر روترهای خودکار نرم افزار سیم کشی قوی محدودیت هایی را برای کنترل روش سیم پیچی و تعداد vias تعیین کرده اند. قابلیت‌های موتور سیم‌پیچ و موارد تنظیم محدودیت در شرکت‌های مختلف EDA گاهی اوقات بسیار متفاوت است.
به عنوان مثال، اینکه آیا محدودیت های کافی برای کنترل نحوه سیم پیچی سرپانتین وجود دارد، آیا امکان کنترل فاصله ردیابی جفت دیفرانسیل وجود دارد یا خیر.
علاوه بر این، سختی تنظیم دستی سیم کشی نیز کاملاً به توانایی موتور سیم پیچ مربوط می شود. به عنوان مثال قابلیت هل دادن trace، قابلیت هل دادن via و حتی قابلیت هل دادن رد به روکش مس و... بنابراین انتخاب روتر با قابلیت موتور سیم پیچ قوی چاره کار است.

3. درباره کوپن آزمون.
کوپن تست برای اندازه گیری اینکه آیا امپدانس مشخصه برد PCB تولید شده با الزامات طراحی با TDR (بازتاب سنج دامنه زمانی) مطابقت دارد یا خیر استفاده می شود. به طور کلی امپدانسی که باید کنترل شود دو حالت دارد: تک سیم و جفت دیفرانسیل.
بنابراین، عرض خطوط و فاصله خطوط در کوپن تست (در صورت وجود یک جفت دیفرانسیل) باید با خطی که باید کنترل شود، یکسان باشد. مهمترین چیز محل نقطه زمین در حین اندازه گیری است.
به منظور کاهش مقدار اندوکتانس سرب زمین، محل اتصال به زمین پروب TDR معمولاً بسیار نزدیک به نوک پروب است. بنابراین، فاصله و روش بین نقطه اندازه‌گیری سیگنال و نقطه زمین در کوپن آزمایشی باید با پروب مورد استفاده مطابقت داشته باشد.

4. در طراحی PCB پرسرعت می توان ناحیه خالی لایه سیگنال را با مس پوشاند و پوشش مسی لایه های سیگنال چندگانه چگونه باید روی زمین و منبع تغذیه توزیع شود؟
به طور کلی، آبکاری مس در ناحیه خالی عمدتاً زمینی است. فقط هنگام اعمال مس در کنار خط سیگنال پرسرعت به فاصله بین مس و خط سیگنال توجه کنید، زیرا مس اعمال شده امپدانس مشخصه ردیابی را کمی کاهش می دهد. همچنین مراقب باشید که امپدانس مشخصه سایر لایه ها را تحت تأثیر قرار ندهید، به عنوان مثال در ساختار خط نوار دوگانه.

5. آیا می توان از مدل خط میکرواستریپ برای محاسبه امپدانس مشخصه خط سیگنال در صفحه قدرت استفاده کرد؟ آیا می توان سیگنال بین منبع تغذیه و صفحه زمین را با استفاده از مدل استریپلاین محاسبه کرد؟
بله، هنگام محاسبه امپدانس مشخصه، صفحه قدرت و صفحه زمین باید به عنوان صفحات مرجع در نظر گرفته شوند. به عنوان مثال، یک تخته چهار لایه: لایه بالایی-لایه قدرت-لایه زمین-لایه پایین. در این زمان، مدل امپدانس مشخصه لایه بالایی یک مدل خط میکرو نواری با صفحه قدرت به عنوان صفحه مرجع است.

6. آیا در شرایط عادی می توان نقاط تست را به طور خودکار توسط نرم افزار بر روی تخته های چاپی با چگالی بالا ایجاد کرد تا نیازهای آزمایش تولید انبوه را برآورده کند؟
به طور کلی، این که آیا نرم افزار به طور خودکار نقاط تست را برای برآورده کردن الزامات تست ایجاد می کند، بستگی به این دارد که آیا مشخصات اضافه کردن نقاط تست، الزامات تجهیزات تست را برآورده می کند یا خیر. علاوه بر این، اگر سیم کشی بیش از حد متراکم باشد و قوانین اضافه کردن نقاط تست سختگیرانه باشد، ممکن است راهی برای اضافه کردن خودکار نقاط تست به هر خط وجود نداشته باشد. البته باید به صورت دستی مکان هایی را که باید تست شوند پر کنید.

7. آیا افزودن نقاط تست بر کیفیت سیگنال های پرسرعت تاثیر می گذارد؟
اینکه آیا کیفیت سیگنال را تحت تأثیر قرار می دهد یا خیر بستگی به روش افزودن نقاط تست و سرعت سیگنال دارد. اساساً، نقاط تست اضافی (از پین موجود از طریق یا DIP به عنوان نقاط آزمایش استفاده نکنید) ممکن است به خط اضافه شود یا یک خط کوتاه از خط کشیده شود.
اولی معادل اضافه کردن یک خازن کوچک در خط است، در حالی که دومی یک شاخه اضافی است. هر دوی این شرایط کم و بیش بر سیگنال پرسرعت تأثیر می گذارد و میزان تأثیر به سرعت فرکانس سیگنال و نرخ لبه سیگنال مربوط می شود. بزرگی ضربه را می توان از طریق شبیه سازی شناخت. در اصل، هر چه نقطه تست کوچکتر باشد، بهتر (البته باید الزامات ابزار تست را برآورده کند) هرچه انشعاب کوتاهتر باشد، بهتر است.