Piirilevymaailmasta, maaliskuu 19, 2021

Piirilevysuunnittelussamme usein kohtaamme erilaisia ​​ongelmia, kuten impedanssin sovittamista, EMI-sääntöjä jne. Tämä artikkeli on koonnut joitain kysymyksiä ja vastauksia, jotka liittyvät kaikille nopeaan PCB: hen liittyvät kysymykset, ja toivon, että siitä on hyötyä kaikille.

1. Kuinka harkita impedanssien sovittamista suunnitellessasi nopeaa piirilevyn suunnittelua?
Suunnitteleessasi nopeaa piirilevypiirejä impedanssin sovittaminen on yksi suunnitteluelementeistä. Impedanssiarvolla on absoluuttinen suhde johdotusmenetelmään, kuten kävelyyn pintakerroksessa (mikrolähteellä) tai sisäkerroksella (stripline/kaksoisnauha), etäisyys referenssikerroksesta (sähkökerros tai maakerros), johdotusleveys, PCB -materiaali jne. Molemmat vaikuttavat jäljen ominaiseen impedanssiarvoon.

Toisin sanoen impedanssiarvo voidaan määrittää vain johdotuksen jälkeen. Yleensä simulointiohjelmisto ei voi ottaa huomioon joitain epäjatkuvaan johdotusolosuhteita piirimallin rajoituksen tai käytetyn matemaattisen algoritmin vuoksi. Tällä hetkellä vain jotkut terminaattorit (pääte), kuten sarjankestävyys, voidaan varata kaaviossa. Lievitetään epäjatkuvuuden vaikutusta hivenaimpedanssiin. Todellinen ratkaisu ongelmaan on yrittää välttää impedanssin epäjatkuvuuksia johdotuksen aikana.

2. Kun piirilevyllä on useita digitaalisia/analogisia toimintolohkoja, tavanomainen menetelmä on erottaa digitaalinen/analoginen maa. Mikä on syy?
Syynä digitaalisen/analogisen maan erottamiseen on se, että digitaalinen piiri tuottaa melua tehossa ja maadassa vaihdettaessa korkeiden ja matalien potentiaalien välillä. Melun suuruus liittyy signaalin nopeuteen ja virran suuruuteen.

Jos maataso ei ole jaettu ja digitaalisen alueen piirin tuottama kohina on suuri ja analogiset alueen piirit ovat hyvin lähellä, vaikka digitaaliset analogiset signaalit eivät ylitä, maan kohina häiritsee edelleen analogista signaalia. Toisin sanoen jakautumattoman digitaalisen analogisen menetelmän käyttöä voidaan käyttää vain silloin, kun analoginen piirialue on kaukana digitaalisesta piirialueesta, joka tuottaa suurta kohinaa.

3. Mitä näkökohtia suunnittelijan tulisi harkita EMC- ja EMI-sääntöjä nopeassa piirilevyllä?
Yleensä EMI/EMC -suunnittelun on otettava huomioon sekä säteilylliset että toteutetut näkökohdat samanaikaisesti. Ensimmäinen kuuluu korkeamman taajuuden osaan (> 30MHz) ja jälkimmäinen on alhaisempi taajuusosa (<30MHz). Joten et voi vain kiinnittää huomiota korkeaan taajuuteen ja sivuuttaa matalan taajuuden osaa.

Hyvässä EMI/EMC -suunnittelussa on otettava huomioon laitteen sijainti, piirilevypinojärjestely, tärkeä yhteysmenetelmä, laitteen valinta jne. Asettelun alussa. Jos etukäteen ei ole parempaa järjestelyä, se ratkaistaan ​​myöhemmin. Se saa kaksinkertaisen tuloksen puoleen ponnisteluista ja lisää kustannuksia.

Esimerkiksi kellogeneraattorin sijainnin ei tulisi olla mahdollisimman lähellä ulkoista liitintä. Nopeiden signaalien tulisi mennä sisäkerrokseen niin paljon kuin mahdollista. Kiinnitä huomiota ominaisimpedanssin sovittamiseen ja referenssikerroksen jatkuvuuteen heijastusten vähentämiseksi. Laitteen työntämän signaalin läpikulun tulisi olla mahdollisimman pieni korkeuden vähentämiseksi. Taajuuskomponentit valittaessa irrottamista/ohituskondensaattoreita kiinnitä huomiota siihen, täyttääkö sen taajuusvaste vaatimuksiin vähentämään melutasolla.

Lisäksi kiinnitä huomiota korkeataajuisen signaalivirran palautuspolkulle, jotta silmukkapinta-alue on mahdollisimman pieni (ts. Silmukkaimpedanssi mahdollisimman pieni) säteilyn vähentämiseksi. Maa voidaan jakaa myös korkeataajuisen kohinan alueen hallitsemiseksi. Valitse lopuksi runko maadoitus piirilevyn ja kotelon välillä.

4.
Piirilevyjä valmistettaessa silmukkaaluetta vähenee yleensä häiriöiden vähentämiseksi. Maapallon asettamisessa sitä ei pidä asettaa suljetussa muodossa, mutta on parempi järjestää se oksan muodossa, ja maan pinta -ala on lisättävä mahdollisimman paljon.

5. Kuinka säätää reititystopologiaa signaalin eheyden parantamiseksi?
Tällainen verkkosignaalin suunta on monimutkaisempi, koska yksisuuntaisen, kaksisuuntaisen signaalien ja eri tasojen signaalien osalta topologian vaikutukset ovat erilaisia, ja on vaikea sanoa, mikä topologia on hyödyllinen signaalin laadun kannalta. Ja kun suoritetaan esimulaatiota, mikä käyttää topologiaa insinööreille erittäin vaativa, mikä vaatii ymmärrystä piiriperiaatteista, signaalityypeistä ja jopa johdotusvaikeuksista.

6. Kuinka käsitellä asettelua ja johdotuksia yli 100 metrin signaalien vakauden varmistamiseksi?
Avain nopeaan digitaaliseen signaalin johdotukseen on vähentää lähetyslinjojen vaikutusta signaalin laatuun. Siksi nopeiden signaalien asettelut yli 100 metriä edellyttää, että signaalijäljet ​​ovat mahdollisimman lyhyitä. Digitaalisissa piireissä nopeat signaalit määritetään signaalin nousun viiveaikaan.

Lisäksi erityyppisillä signaaleilla (kuten TTL, GTL, LVTTL) on erilaiset menetelmät signaalin laadun varmistamiseksi.