چگونه با خط تقسیم کننده سیگنال PCB برخورد کنیم؟

در فرآیند طراحی PCB، تقسیم صفحه قدرت یا تقسیم صفحه زمین منجر به صفحه ناقص می شود. به این ترتیب، هنگامی که سیگنال مسیریابی می شود، صفحه مرجع آن از یک صفحه قدرت به صفحه قدرت دیگر می رسد. به این پدیده تقسیم دامنه سیگنال می گویند.

p2

 

p3

نمودار شماتیک پدیده های تقسیم بندی متقاطع
 
تقسیم بندی متقاطع، برای سیگنال سرعت پایین ممکن است هیچ رابطه ای نداشته باشد، اما در سیستم سیگنال دیجیتال با سرعت بالا، سیگنال سرعت بالا صفحه مرجع را به عنوان مسیر برگشت، یعنی مسیر برگشت، می گیرد. هنگامی که صفحه مرجع ناقص باشد، اثرات نامطلوب زیر رخ می دهد: تقسیم بندی متقاطع ممکن است برای سیگنال های با سرعت پایین مرتبط نباشد، اما در سیستم های سیگنال دیجیتال پرسرعت، سیگنال های پرسرعت صفحه مرجع را به عنوان مسیر برگشت انتخاب می کنند. مسیر بازگشت است. هنگامی که صفحه مرجع ناقص باشد، اثرات نامطلوب زیر رخ می دهد:
l ناپیوستگی امپدانس که منجر به اجرای سیم می شود.
l ایجاد تداخل بین سیگنال ها آسان است.
l باعث بازتاب بین سیگنال ها می شود.
شکل موج خروجی با افزایش مساحت حلقه جریان و اندوکتانس حلقه به راحتی نوسان می شود.
تداخل تابش در فضا افزایش می یابد و میدان مغناطیسی در فضا به راحتی تحت تأثیر قرار می گیرد.
l امکان اتصال مغناطیسی با مدارهای دیگر روی برد را افزایش دهید.
l افت ولتاژ فرکانس بالا در سلف حلقه منبع تشعشع حالت مشترک را تشکیل می دهد که از طریق کابل خارجی تولید می شود.
 
بنابراین، سیم‌کشی PCB باید تا حد امکان به یک صفحه نزدیک باشد و از تقسیم متقاطع خودداری شود. در صورت لزوم عبور از تقسیم یا نتوان در نزدیکی صفحه زمین قدرت، این شرایط فقط در خط سیگنال سرعت پایین مجاز است.
 
پردازش در سراسر پارتیشن در طراحی
اگر تقسیم متقابل در طراحی PCB اجتناب ناپذیر است، چگونه با آن برخورد کنیم؟ در این مورد، بخش بندی باید اصلاح شود تا یک مسیر بازگشت کوتاه برای سیگنال فراهم شود. روش های رایج پردازش شامل افزودن خازن ترمیم کننده و عبور از پل سیمی است.
ل خازن دوخت
معمولاً یک خازن سرامیکی 0402 یا 0603 با ظرفیت 0.01uF یا 0.1uF در مقطع سیگنال قرار می گیرد. اگر فضا اجازه دهد، می توان چندین خازن دیگر را اضافه کرد.
در عین حال، سعی کنید اطمینان حاصل کنید که سیم سیگنال در محدوده ظرفیت دوخت 200 میل قرار دارد و هر چه فاصله کمتر باشد، بهتر است. شبکه های دو سر خازن به ترتیب با شبکه های صفحه مرجعی که سیگنال ها از آن عبور می کنند مطابقت دارند. شبکه های متصل در دو سر خازن را در شکل زیر ببینید. دو شبکه مختلف که در دو رنگ برجسته شده اند عبارتند از:
p4
لپل روی سیم
معمول است که سیگنال را در سراسر تقسیم در لایه سیگنال "پردازش زمین" انجام دهیم، و همچنین ممکن است خطوط سیگنال شبکه دیگر، خط "زمین" تا حد امکان ضخیم باشد.

 

 

مهارت های سیم کشی سیگنال با سرعت بالا
الف)اتصال چند لایه
مدار مسیریابی سیگنال با سرعت بالا اغلب دارای یکپارچگی بالا، تراکم سیم کشی بالا است، استفاده از برد چند لایه نه تنها برای سیم کشی ضروری است، بلکه وسیله ای موثر برای کاهش تداخل است.
 
انتخاب معقول لایه ها می تواند اندازه تخته چاپ را تا حد زیادی کاهش دهد، می تواند از لایه میانی برای تنظیم سپر استفاده کامل کند، می تواند زمین نزدیک را بهتر درک کند، می تواند به طور موثر اندوکتانس انگلی را کاهش دهد، می تواند به طور موثر طول انتقال سیگنال را کوتاه کند. ، می تواند تداخل متقاطع بین سیگنال ها و غیره را تا حد زیادی کاهش دهد.
ب)هرچه سرب کمتر خم شود، بهتر است
هرچه خمش سرب بین پین های دستگاه های مدار پرسرعت کمتر باشد، بهتر است.
سیم‌کشی مدار مسیریابی سیگنال پرسرعت از یک خط مستقیم استفاده می‌کند و نیاز به چرخش دارد که می‌تواند به عنوان چرخش 45 درجه چند خطی یا قوس الکتریکی استفاده شود. این نیاز فقط برای بهبود استحکام نگهداری فویل فولادی در مدار فرکانس پایین استفاده می شود.
در مدارهای پرسرعت، برآورده شدن این نیاز می‌تواند باعث کاهش انتقال و جفت شدن سیگنال‌های پرسرعت و کاهش تابش و انعکاس سیگنال‌ها شود.
ج)هرچه سرب کوتاهتر باشد، بهتر است
هرچه فاصله بین پایه های دستگاه مدار مسیریابی سیگنال پرسرعت کمتر باشد، بهتر است.
هرچه لید طولانی‌تر باشد، مقدار اندوکتانس و ظرفیت خازن توزیع‌شده بزرگ‌تر است، که تأثیر زیادی بر عبور سیگنال فرکانس بالا سیستم خواهد داشت، اما امپدانس مشخصه مدار را نیز تغییر می‌دهد و در نتیجه بازتاب و نوسان سیستم ایجاد می‌شود.
د)هرچه تناوب بین لایه های سربی کمتر باشد، بهتر است
هر چه تناوب بین لایه ای بین پین های دستگاه های مدار پرسرعت کمتر باشد، بهتر است.
اصطلاح "هرچه تناوب بین لایه ها کمتر باشد، بهتر" به این معنی است که هرچه تعداد سوراخ های کمتری در اتصال قطعات استفاده شود، بهتر است. اندازه گیری شده است که یک سوراخ می تواند حدود 0.5 pf ظرفیت خازنی توزیع شده را به ارمغان بیاورد، که منجر به افزایش قابل توجهی در تاخیر مدار می شود، کاهش تعداد سوراخ ها می تواند به طور قابل توجهی سرعت را بهبود بخشد.
ه)به تداخل متقابل موازی توجه کنید
سیم کشی سیگنال با سرعت بالا باید به "تداخل متقاطع" ارائه شده توسط سیم کشی موازی با فاصله کوتاه خط سیگنال توجه کند. اگر نمی توان از توزیع موازی اجتناب کرد، می توان یک ناحیه بزرگ از "زمین" را در طرف مقابل خط سیگنال موازی ترتیب داد تا تداخل را تا حد زیادی کاهش دهد.
و)از شاخه ها و کنده ها اجتناب کنید
سیم کشی سیگنال با سرعت بالا باید از انشعاب یا تشکیل Stub جلوگیری کند.
کنده ها تاثیر زیادی روی امپدانس دارند و می توانند باعث انعکاس سیگنال و خروج بیش از حد شوند، بنابراین معمولاً باید از کنده ها و شاخه ها در طراحی خودداری کنیم.
سیم کشی زنجیره ای دیزی تاثیر روی سیگنال را کاهش می دهد.
ز)خطوط سیگنال تا آنجا که ممکن است به طبقه داخلی می روند
راه رفتن خط سیگنال فرکانس بالا بر روی سطح به راحتی می تواند تابش الکترومغناطیسی بزرگ تولید کند و همچنین به راحتی توسط تابش یا عوامل الکترومغناطیسی خارجی تداخل ایجاد می کند.
خط سیگنال فرکانس بالا بین منبع تغذیه و سیم زمین هدایت می شود، از طریق جذب موج الکترومغناطیسی توسط منبع تغذیه و لایه زیرین، تابش تولید شده بسیار کاهش می یابد.