Dari PCB World, Maret, 19, 2021
Saat melakukan desain PCB, kami sering mengalami berbagai masalah, seperti pencocokan impedansi, aturan EMI, dll. Artikel ini telah menyusun beberapa pertanyaan dan jawaban yang terkait dengan PCB berkecepatan tinggi untuk semua orang, dan saya berharap ini akan membantu semua orang.
1. Bagaimana mempertimbangkan pencocokan impedansi saat merancang skema desain PCB berkecepatan tinggi?
Saat merancang sirkuit PCB berkecepatan tinggi, pencocokan impedansi adalah salah satu elemen desain. Nilai impedansi memiliki hubungan absolut dengan metode kabel, seperti berjalan di lapisan permukaan (microstrip) atau lapisan dalam (garis striplin/strip ganda), jarak dari lapisan referensi (lapisan daya atau lapisan tanah), lebar kabel, bahan PCB, dll. Keduanya akan mempengaruhi nilai impedansi karakteristik jejak.
Dengan kata lain, nilai impedansi hanya dapat ditentukan setelah kabel. Secara umum, perangkat lunak simulasi tidak dapat memperhitungkan beberapa kondisi kabel yang terputus -putus karena keterbatasan model sirkuit atau algoritma matematika yang digunakan. Pada saat ini, hanya beberapa terminator (penghentian), seperti resistensi seri, yang dapat dicadangkan pada diagram skematik. Meringankan efek diskontinuitas dalam impedansi jejak. Solusi nyata untuk masalah ini adalah mencoba menghindari diskontinuitas impedansi saat kabel.
2. Ketika ada beberapa blok fungsi digital/analog dalam papan PCB, metode konvensional adalah memisahkan tanah digital/analog. Apa alasannya?
Alasan untuk memisahkan tanah digital/analog adalah karena sirkuit digital akan menghasilkan kebisingan pada daya dan tanah ketika beralih antara potensi tinggi dan rendah. Besarnya noise terkait dengan kecepatan sinyal dan besarnya arus.
Jika bidang tanah tidak dibagi dan kebisingan yang dihasilkan oleh sirkuit area digital besar dan sirkuit area analog sangat dekat, bahkan jika sinyal digital-ke-analog tidak menyeberang, sinyal analog masih akan terganggu oleh noise tanah. Dengan kata lain, metode digital-to-analog yang tidak dibagi hanya dapat digunakan ketika area sirkuit analog jauh dari area sirkuit digital yang menghasilkan kebisingan besar.
3. Dalam desain PCB berkecepatan tinggi, aspek mana yang harus perancang perancang aturan EMC dan EMI?
Secara umum, desain EMI/EMC perlu mempertimbangkan aspek yang dipancarkan dan dilakukan secara bersamaan. Yang pertama milik bagian frekuensi yang lebih tinggi (> 30MHz) dan yang terakhir adalah bagian frekuensi yang lebih rendah (<30MHz). Jadi Anda tidak bisa hanya memperhatikan frekuensi tinggi dan mengabaikan bagian frekuensi rendah.
Desain EMI/EMC yang baik harus memperhitungkan lokasi perangkat, pengaturan tumpukan PCB, metode koneksi penting, pemilihan perangkat, dll. Di awal tata letak. Jika tidak ada pengaturan yang lebih baik sebelumnya, itu akan diselesaikan sesudahnya. Ini akan mendapatkan dua kali hasil dengan setengah upaya dan meningkatkan biaya.
Misalnya, lokasi generator jam tidak boleh sedekat mungkin dengan konektor eksternal. Sinyal berkecepatan tinggi harus pergi ke lapisan dalam sebanyak mungkin. Perhatikan pencocokan impedansi karakteristik dan kesinambungan lapisan referensi untuk mengurangi refleksi. Laju pembuangan sinyal yang didorong oleh perangkat harus sekecil mungkin untuk mengurangi ketinggian. Komponen frekuensi, ketika memilih kapasitor decoupling/bypass, perhatikan apakah respons frekuensinya memenuhi persyaratan untuk mengurangi kebisingan pada pesawat listrik.
Selain itu, perhatikan jalur pengembalian arus sinyal frekuensi tinggi untuk membuat area loop sekecil mungkin (yaitu, impedansi loop sekecil mungkin) untuk mengurangi radiasi. Tanah juga dapat dibagi untuk mengontrol kisaran kebisingan frekuensi tinggi. Akhirnya, pilihlah tanah sasis antara PCB dan perumahan.
4. Saat membuat papan PCB, untuk mengurangi gangguan, haruskah kawat ground membentuk bentuk-sum tertutup?
Saat membuat papan PCB, area loop umumnya dikurangi untuk mengurangi gangguan. Saat meletakkan garis tanah, itu tidak boleh diletakkan dalam bentuk tertutup, tetapi lebih baik mengaturnya dalam bentuk cabang, dan luas tanah harus ditingkatkan sebanyak mungkin.
5. Bagaimana cara menyesuaikan topologi perutean untuk meningkatkan integritas sinyal?
Jenis arah sinyal jaringan ini lebih rumit, karena untuk sinyal bidirectional searah, dan sinyal dari berbagai tingkatan, pengaruh topologi berbeda, dan sulit untuk mengatakan topologi mana yang bermanfaat untuk memberi sinyal kualitas. Dan ketika melakukan pra-simulasi, topologi mana yang digunakan sangat menuntut pada insinyur, membutuhkan pemahaman tentang prinsip-prinsip sirkuit, jenis sinyal, dan bahkan kesulitan kabel.
6. Cara menangani tata letak dan kabel untuk memastikan stabilitas sinyal di atas 100m?
Kunci kabel sinyal digital berkecepatan tinggi adalah mengurangi dampak saluran transmisi pada kualitas sinyal. Oleh karena itu, tata letak sinyal berkecepatan tinggi di atas 100m membutuhkan jejak sinyal sesingkat mungkin. Dalam sirkuit digital, sinyal berkecepatan tinggi ditentukan oleh waktu penundaan kenaikan sinyal.
Selain itu, berbagai jenis sinyal (seperti TTL, GTL, LVTTL) memiliki metode yang berbeda untuk memastikan kualitas sinyal.