Iz PCB svijeta, 19. ožujka 2021
Pri projektiranju PCB-a često se susrećemo s raznim problemima, kao što je usklađivanje impedancije, EMI pravila, itd. Ovaj članak sabrao je neka pitanja i odgovore u vezi s PCB-ima velike brzine za sve i nadam se da će svima biti od pomoći.
1. Kako uzeti u obzir usklađivanje impedancije pri projektiranju shema dizajna PCB-a velike brzine?
Pri projektiranju PCB krugova velike brzine, usklađivanje impedancije jedan je od elemenata dizajna.Vrijednost impedancije ima apsolutni odnos s metodom ožičenja, kao što je hodanje po površinskom sloju (mikrostrakasti) ili unutarnji sloj (trakasti/dvostruki trakasti), udaljenost od referentnog sloja (sloj napajanja ili sloj uzemljenja), širina ožičenja, materijal PCB-a , itd. Oba će utjecati na karakterističnu vrijednost impedancije traga.
Odnosno, vrijednost impedancije može se odrediti tek nakon ožičenja.Općenito, simulacijski softver ne može uzeti u obzir neke diskontinuirane uvjete ožičenja zbog ograničenja modela kruga ili korištenog matematičkog algoritma.U ovom trenutku, samo neki terminatori (završeci), kao što je serijski otpor, mogu biti rezervirani na shematskom dijagramu.Ublažite učinak diskontinuiteta impedancije traga.Pravo rješenje problema je pokušati izbjeći prekide impedancije prilikom ožičenja.
2. Kada postoji više digitalnih/analognih funkcijskih blokova u PCB ploči, konvencionalna metoda je odvajanje digitalnog/analognog uzemljenja.Koji je razlog?
Razlog odvajanja digitalnog/analognog uzemljenja je taj što će digitalni sklop generirati šum u napajanju i uzemljenju pri prebacivanju između visokog i niskog potencijala.Veličina šuma povezana je s brzinom signala i jačinom struje.
Ako ravnina uzemljenja nije podijeljena i buka koju stvara krug digitalnog područja je velika, a krugovi analognog područja su vrlo blizu, čak i ako se digitalno-analogni signali ne križaju, uzemljenje će i dalje ometati analogni signal buka.Drugim riječima, nepodijeljena digitalno-analogna metoda može se koristiti samo kada je područje analognog kruga daleko od područja digitalnog kruga koje stvara veliki šum.
3. U dizajnu PCB-a velike brzine, koje aspekte bi dizajner trebao uzeti u obzir EMC i EMI pravila?
Općenito, EMI/EMC dizajn mora uzeti u obzir i aspekte zračenja i provodljivosti u isto vrijeme.Prvi pripada višoj frekvenciji (>30MHz), a drugi je nižefrekventnom dijelu (<30MHz).Dakle, ne možete samo obratiti pažnju na visoku frekvenciju i zanemariti dio niske frekvencije.
Dobar EMI/EMC dizajn mora uzeti u obzir lokaciju uređaja, raspored tiskanih ploča, važnu metodu povezivanja, odabir uređaja itd. na početku izgleda.Ako nema boljeg dogovora unaprijed, to će se riješiti naknadno.Dobit će se dvostruko veći rezultat uz upola manje truda i povećati trošak.
Na primjer, položaj generatora takta ne bi trebao biti što bliže vanjskom konektoru.Signali velike brzine trebali bi ići u unutarnji sloj što je više moguće.Obratite pozornost na karakteristično usklađivanje impedancije i kontinuitet referentnog sloja kako biste smanjili refleksije.Brzina pada signala koju gura uređaj treba biti što manja kako bi se smanjila visina.Frekvencijske komponente, pri odabiru odvajajućih/premosnih kondenzatora, obratite pozornost na to zadovoljava li njihov frekvencijski odziv zahtjeve za smanjenje buke na razini napajanja.
Osim toga, obratite pozornost na povratni put struje visokofrekventnog signala kako bi područje petlje bilo što je moguće manje (tj. impedancija petlje što je moguće manja) kako biste smanjili zračenje.Tlo se također može podijeliti kako bi se kontrolirao raspon visokofrekventne buke.Konačno, pravilno odaberite uzemljenje šasije između PCB-a i kućišta.
4. Prilikom izrade PCB ploča, kako bi se smanjile smetnje, treba li žica za uzemljenje formirati zatvoreni oblik?
Prilikom izrade PCB ploča, područje petlje općenito se smanjuje kako bi se smanjile smetnje.Pri postavljanju linije tla ne treba ga polagati u zatvorenom obliku, već ga je bolje rasporediti u obliku grana, a površinu tla treba povećati što je više moguće.
5. Kako prilagoditi topologiju usmjeravanja za poboljšanje integriteta signala?
Ovakav smjer mrežnog signala je složeniji, jer za jednosmjerne, dvosmjerne signale i signale različitih razina utjecaji topologije su različiti, te je teško reći koja topologija pogoduje kvaliteti signala.A kada radite predsimulaciju, koja topologija se koristi je vrlo zahtjevna za inženjere, zahtijevajući razumijevanje principa sklopa, tipova signala, pa čak i poteškoća u ožičenju.
6. Kako postupiti s rasporedom i ožičenjem kako bi se osigurala stabilnost signala iznad 100M?
Ključ za ožičenje digitalnog signala velike brzine je smanjenje utjecaja prijenosnih vodova na kvalitetu signala.Stoga raspored signala velike brzine iznad 100M zahtijeva da tragovi signala budu što kraći.U digitalnim sklopovima, signali velike brzine definirani su vremenom kašnjenja porasta signala.
Štoviše, različite vrste signala (kao što su TTL, GTL, LVTTL) imaju različite metode za osiguranje kvalitete signala.