מ- PCB World, מרץ, 19, 2021

כאשר מבצעים תכנון PCB, לעתים קרובות אנו נתקלים בבעיות שונות, כמו התאמת עכבה, כללי EMI וכו '. מאמר זה ריכז כמה שאלות ותשובות הקשורות ל- PCBs במהירות גבוהה לכולם, ואני מקווה שזה יעזור לכולם.

1. כיצד לשקול התאמת עכבה בעת תכנון סכימות עיצוב PCB במהירות גבוהה?
בעת תכנון מעגלי PCB במהירות גבוהה, התאמת עכבה היא אחד מרכיבי העיצוב. לערך העכבה יש קשר מוחלט עם שיטת החיווט, כגון הליכה על שכבת השטח (מיקרו -סטריפ) או שכבה פנימית (קו חשפנות/קו חשפנית כפול), מרחק משכבת ​​ההתייחסות (שכבת כוח או שכבת קרקע), רוחב חיווט, חומר PCB וכו '. שניהם ישפיעו על ערך העכבה האופייני של העבר.

כלומר, ניתן לקבוע את ערך העכבה רק לאחר החיווט. באופן כללי, תוכנת הסימולציה אינה יכולה לקחת בחשבון כמה תנאי חיווט לא רציפים עקב מגבלת מודל המעגל או האלגוריתם המתמטי המשמש. נכון לעכשיו, ניתן לשמור רק כמה מסופים (סיום), כמו התנגדות לסדרה, בתרשים הסכמטי. להקל על השפעת אי -רציפות ב עכבה עקבות. הפיתרון האמיתי לבעיה הוא לנסות להימנע מפסקות עכבה בעת חיווט.

2. כאשר ישנם מספר חסימות פונקציות דיגיטליות/אנלוגיות בלוח PCB, השיטה המקובלת היא להפריד בין הקרקע הדיגיטלית/אנלוגית. מה הסיבה?
הסיבה להפרדת הקרקע הדיגיטלית/אנלוגית היא מכיוון שהמעגל הדיגיטלי ייצר רעש בכוח ובקרקע בעת מעבר בין פוטנציאלים גבוהים ונמוכים. גודל הרעש קשור למהירות האות ולעוצמת הזרם.

אם מטוס הקרקע אינו מחולק והרעש שנוצר על ידי מעגל האזור הדיגיטלי גדול ומעגלי האזור האנלוגי קרובים מאוד, גם אם אותות הדיגיטלי לאנלוג אינם חוצים, האות האנלוגי עדיין יופרע על ידי רעש הקרקע. כלומר, ניתן להשתמש בשיטת הדיגיטלי לאנלוג הלא מחולקת רק כאשר שטח המעגל האנלוגי רחוק מאזור המעגל הדיגיטלי המייצר רעש גדול.

3. בעיצוב PCB במהירות גבוהה, אילו היבטים צריך המעצב לשקול כללי EMC ו- EMI?
באופן כללי, תכנון EMI/EMC צריך לשקול היבטים מקרינים וגם נערכים בו זמנית. הראשון שייך לחלק התדרים הגבוה יותר (> 30 מגהרץ) והאחרון הוא החלק התדר הנמוך יותר (<30 מגהרץ). אז אתה לא יכול פשוט לשים לב לתדירות הגבוהה ולהתעלם מחלק התדר הנמוך.

עיצוב EMI/EMC טוב חייב לקחת בחשבון את מיקום המכשיר, סידור ערימת PCB, שיטת חיבור חשובה, בחירת מכשירים וכו 'בתחילת הפריסה. אם אין סידור טוב יותר לפני כן, הוא ייפתר לאחר מכן. זה יקבל כפול מהתוצאה עם מחצית המאמץ ויגדיל את העלות.

לדוגמה, מיקום מחולל השעון לא אמור להיות קרוב ככל האפשר למחבר החיצוני. אותות במהירות גבוהה צריכים לעבור לשכבה הפנימית ככל האפשר. שימו לב להתאמת העכבה האופיינית ולהמשכיות שכבת ההתייחסות להפחתת השתקפויות. קצב ה- SLOW של האות שנדחף על ידי המכשיר צריך להיות קטן ככל האפשר כדי להפחית את הגובה. רכיבי תדר, בבחירת קבלים ניתוק/עוקף, שימו לב לשאלה אם תגובת התדרים שלה עומדת בדרישות להפחתת הרעש במישור החשמל.

בנוסף, שימו לב לנתיב ההחזרה של זרם האות בתדר הגבוה כדי להפוך את אזור הלולאה לכמה שאפשר (כלומר, עכבת הלולאה קטנה ככל האפשר) להפחתת הקרינה. ניתן לחלק את הקרקע גם כדי לשלוט על טווח הרעש בתדר גבוה. לבסוף, בחר נכון את קרקע השלדה בין ה- PCB לדיור.

4. בעת ביצוע לוחות PCB, על מנת להפחית את ההפרעה, האם חוט הקרקע צריך ליצור טופס סכום סגור?
בעת ביצוע לוחות PCB, אזור הלולאה בדרך כלל מופחת על מנת להפחית את ההפרעה. כאשר מניחים את קו הקרקע, אין להניח אותו בצורה סגורה, אך עדיף לארגן אותו בצורת ענף, ויש להגדיל את שטח הקרקע ככל האפשר.

5. כיצד להתאים את טופולוגיית הניתוב לשיפור שלמות האות?
כיוון איתות רשת מסוג זה מסובך יותר, מכיוון שלגבי אותות חד כיווניים, דו כיווניים, ואותות של רמות שונות, השפעות הטופולוגיה שונות, וקשה לומר איזו טופולוגיה מועילה לאיכות האות. וכאשר מבצעים דמיון מראש, שבו הטופולוגיה לשימוש היא תובענית מאוד למהנדסים, הדורשת הבנה של עקרונות המעגל, סוגי האותות ואפילו קושי בחיווט.

6. כיצד להתמודד עם הפריסה והחיווט כדי להבטיח את יציבות האותות מעל 100 מ '?
המפתח לחיווט אות דיגיטלי במהירות גבוהה הוא להפחית את ההשפעה של קווי ההעברה על איכות האות. לפיכך, הפריסה של אותות במהירות גבוהה מעל 100 מ 'מחייבת את עקבות האות להיות קצרים ככל האפשר. במעגלים דיגיטליים, אותות במהירות גבוהה מוגדרים על ידי זמן עיכוב עליית האות.

יתר על כן, לסוגים שונים של אותות (כגון TTL, GTL, LVTTL) יש שיטות שונות כדי להבטיח איכות האות.