PCB World– დან, 2021 წლის 19 მარტი

PCB დიზაინის გაკეთებისას, ჩვენ ხშირად ვხვდებით სხვადასხვა პრობლემებს, როგორიცაა წინაღობის შესატყვისი, EMI წესები და ა.შ., ამ სტატიამ შეადგინა რამდენიმე კითხვა და პასუხები, რომლებიც დაკავშირებულია მაღალსიჩქარიან PCB- სთან ყველასთვის, და იმედი მაქვს, რომ ეს ყველასთვის სასარგებლო იქნება.

1. როგორ განვიხილოთ წინაღობის შესატყვისი მაღალი სიჩქარით PCB დიზაინის სქემატიკის შექმნისას?
მაღალსიჩქარიანი PCB სქემების შექმნისას, წინაღობის შესატყვისი დიზაინის ერთ-ერთი ელემენტია. წინაღობის მნიშვნელობას აქვს აბსოლუტური ურთიერთობა გაყვანილობის მეთოდთან, მაგალითად, ზედაპირის ფენაზე (მიკროტროსტი) ან შიდა ფენაზე სიარული (ზოლიანი/ორმაგი ზოლი), დაშორება საცნობარო ფენიდან (დენის ფენა ან მიწის ფენა), გაყვანილობის სიგანე, PCB მასალა და ა.შ., ორივე გავლენას მოახდენს კვალი.

ანუ, წინაღობის მნიშვნელობა შეიძლება განისაზღვროს მხოლოდ გაყვანილობის შემდეგ. საერთოდ, სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფა ვერ გაითვალისწინებს გაყვანილობის გარკვეულ პირობებს მიკროსქემის მოდელის ან გამოყენებული მათემატიკური ალგორითმის შეზღუდვის გამო. ამ დროს, მხოლოდ რამდენიმე ტერმინატორი (შეწყვეტა), როგორიცაა სერიის წინააღმდეგობა, შეიძლება დაცული იყოს სქემატურ დიაგრამაზე. შეამსუბუქოს შეწყვეტის ეფექტი კვალი წინაღობისას. პრობლემის რეალური გამოსავალია შეეცადოთ თავიდან აიცილოთ წინაღობის შეუსაბამობა გაყვანილობის დროს.

2. როდესაც PCB დაფაზე არსებობს მრავალი ციფრული/ანალოგური ფუნქციის ბლოკი, ჩვეულებრივი მეთოდია ციფრული/ანალოგური გრუნტის განცალკევება. რა არის მიზეზი?
ციფრული/ანალოგური გრუნტის განცალკევების მიზეზი არის იმის გამო, რომ ციფრული წრე წარმოქმნის ხმაურს ენერგიასა და მიწაში, მაღალი და დაბალ პოტენციალებს შორის გადასვლისას. ხმაურის სიდიდე უკავშირდება სიგნალის სიჩქარეს და დენის სიდიდეს.

თუ მიწის თვითმფრინავი არ არის დაყოფილი და ციფრული არეალის მიკროსქემის მიერ წარმოქმნილი ხმაური დიდია და ანალოგური ფართობის სქემები ძალიან ახლოს არის, მაშინაც კი, თუ ციფრული ანალოგური სიგნალები არ გადაკვეთს, ანალოგური სიგნალი კვლავ ჩაერევა მიწის ხმაურით. ანუ, ციფრული ანალოგის არა დაყოფის მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ მაშინ, როდესაც ანალოგური მიკროსქემის ფართობი შორს არის ციფრული მიკროსქემის არეალიდან, რომელიც წარმოქმნის დიდ ხმაურს.

3. მაღალსიჩქარიანი PCB დიზაინით, რომელი ასპექტები უნდა განიხილონ დიზაინერმა EMC და EMI წესები?
საერთოდ, EMI/EMC დიზაინს უნდა განიხილოს როგორც გამოსხივებული, ისე ჩატარებული ასპექტები ერთდროულად. პირველი მიეკუთვნება უფრო მაღალი სიხშირის ნაწილს (> 30MHz), ხოლო ეს უკანასკნელი არის ქვედა სიხშირის ნაწილი (<30MHz). ასე რომ, თქვენ უბრალოდ არ შეგიძლიათ ყურადღება მიაქციოთ მაღალ სიხშირეს და უგულებელყოთ დაბალი სიხშირის ნაწილი.

კარგი EMI/EMC დიზაინმა უნდა გაითვალისწინოს მოწყობილობის ადგილმდებარეობა, PCB დასტის მოწყობა, მნიშვნელოვანი კავშირის მეთოდი, მოწყობილობის შერჩევა და ა.შ., განლაგების დასაწყისში. თუ წინასწარ არ არსებობს უკეთესი მოწყობა, ის შემდეგ მოგვარდება. ეს მიიღებს ორჯერ შედეგს ნახევარი ძალისხმევით და გაზრდის ღირებულებას.

მაგალითად, საათის გენერატორის ადგილმდებარეობა არ უნდა იყოს რაც შეიძლება ახლოს გარე კონექტორთან. მაღალსიჩქარიანი სიგნალები მაქსიმალურად უნდა წავიდეს შიდა ფენაზე. ყურადღება მიაქციეთ დამახასიათებელ წინაღობის შესატყვისობას და საცნობარო ფენის უწყვეტობას, ასახვის შესამცირებლად. მოწყობილობის მიერ წამოყენებული სიგნალის შემცველი სიჩქარე უნდა იყოს რაც შეიძლება მცირე, სიმაღლის შესამცირებლად. სიხშირის კომპონენტები, როდესაც არჩევისას/შემოვლითი კონდენსატორების განლაგება/შემოვლითი კონდენსატორები, ყურადღება მიაქციეთ, აკმაყოფილებს თუ არა მისი სიხშირის პასუხი ელექტროგადამცემი თვითმფრინავში ხმაურის შემცირების მოთხოვნებს.

გარდა ამისა, ყურადღება მიაქციეთ მაღალი სიხშირის სიგნალის დენის დაბრუნების ბილიკს, რომ მარყუჟის არეალი მაქსიმალურად მცირე იყოს (ანუ, მარყუჟის წინაღობა რაც შეიძლება მცირეა), რომ შეამციროს გამოსხივება. მიწა ასევე შეიძლება დაიყოს მაღალი სიხშირის ხმაურის დიაპაზონის გასაკონტროლებლად. დაბოლოს, სწორად შეარჩიეთ შასის საფუძველი PCB- სა და საცხოვრებელს შორის.

4. PCB დაფების გაკეთებისას, ჩარევის შესამცირებლად, უნდა ჩამოაყალიბონ მიწის მავთულები დახურული თანხის ფორმა?
PCB დაფების გაკეთებისას, ზოგადად, მარყუჟის ფართობი მცირდება, რათა შეამციროს ჩარევა. მიწის ხაზის განლაგებისას, იგი არ უნდა იყოს ჩაკეტილი დახურული ფორმით, მაგრამ უკეთესია, რომ იგი მოაწყოთ ფილიალის ფორმაში, ხოლო მიწის ფართობი მაქსიმალურად უნდა გაიზარდოს.

5. როგორ მოვაწყოთ მარშრუტიზაციის ტოპოლოგია სიგნალის მთლიანობის გასაუმჯობესებლად?
ქსელის სიგნალის ამგვარი მიმართულება უფრო რთულია, რადგან ცალმხრივი, ორმხრივი სიგნალებისა და სხვადასხვა დონის სიგნალებისთვის, ტოპოლოგიის გავლენა განსხვავებულია და ძნელი სათქმელია, რომელი ტოპოლოგია სასარგებლოა სიგნალის ხარისხისთვის. წინასწარი სიმულაციის გაკეთებისას, რომელი ტოპოლოგია გამოიყენოს ინჟინერებზე, მოითხოვს მიკროსქემის პრინციპების, სიგნალის ტიპების გაგებას და გაყვანილობის სირთულეს.

6. როგორ მოვიქცეთ განლაგებასა და გაყვანილობასთან, რომ უზრუნველყოს სიგნალების სტაბილურობა 100 მეტრზე?
მაღალსიჩქარიანი ციფრული სიგნალის გაყვანილობის გასაღები არის გადამცემი ხაზების გავლენის შემცირება სიგნალის ხარისხზე. ამრიგად, მაღალსიჩქარიანი სიგნალების განლაგება 100 მ-ზე ზემოთ მოითხოვს, რომ სიგნალის კვალი მაქსიმალურად მოკლე იყოს. ციფრულ სქემებში, მაღალსიჩქარიანი სიგნალები განისაზღვრება სიგნალის აწევა შეფერხების დროით.

უფრო მეტიც, სხვადასხვა ტიპის სიგნალებს (მაგალითად, TTL, GTL, LVTTL) აქვთ სხვადასხვა მეთოდი სიგნალის ხარისხის უზრუნველსაყოფად.