Fra PCB World, 19. mars, 2021
Når vi driver med PCB-design, møter vi ofte forskjellige problemer, for eksempel impedansmatching, EMI-regler, etc. Denne artikkelen har samlet noen spørsmål og svar relatert til PCB-er med høy hastighet for alle, og jeg håper det vil være nyttig for alle.
1. Hvordan vurdere impedansmatching når du designer høyhastighets PCB-designskjemaer?
Når du designer høyhastighets PCB-kretser, er impedansmatching et av designelementene. Impedansverdien har et absolutt forhold til ledningsmetoden, for eksempel å gå på overflatelaget (mikrostrip) eller indre lag (stripline/dobbel striklelin), avstand fra referanselaget (strømlag eller bakkelag), ledningsbredde, PCB -materiale, etc. begge vil påvirke den karakteristiske impedansverdien på spor.
Det vil si at impedansverdien bare kan bestemmes etter kabling. Generelt kan ikke simuleringsprogramvaren ta hensyn til noen diskontinuerlige ledningsforhold på grunn av begrensningen av kretsmodellen eller den matematiske algoritmen som brukes. På dette tidspunktet kan bare noen terminatorer (avslutning), for eksempel seriemotstand, være reservert på det skjematiske diagrammet. Lindrer effekten av diskontinuitet i sporimpedans. Den virkelige løsningen på problemet er å prøve å unngå impedans -diskontinuiteter når du kabler.
2. Når det er flere digitale/analoge funksjonsblokker i et PCB -kort, er den konvensjonelle metoden å skille den digitale/analoge bakken. Hva er grunnen?
Årsaken til å skille den digitale/analoge bakken er fordi den digitale kretsen vil generere støy i kraften og bakken når du veksler mellom høye og lave potensialer. Støyets størrelse er relatert til hastigheten på signalet og størrelsen på strømmen.
Hvis bakkeplanet ikke er delt og støyen som genereres av den digitale områdekretsen er stor og de analoge områdekretsene er veldig nærme, selv om de digitale-til-analog-signalene ikke krysser, vil det analoge signalet fortsatt bli forstyrret av bakkestøyen. Det vil si at den ikke-delte digitale-til-analogmetoden bare kan brukes når det analoge kretsområdet er langt fra det digitale kretsområdet som genererer stor støy.
3. Hvilke aspekter skal designeren vurdere EMC- og EMI-regler i høyhastighets PCB-design?
Generelt må EMI/EMC -design vurdere både utstrålte og gjennomførte aspekter samtidig. Førstnevnte tilhører den høyere frekvensdelen (> 30MHz) og sistnevnte er den lavere frekvensdelen (<30MHz). Så du kan ikke bare ta hensyn til høyfrekvensen og ignorere lavfrekvensdelen.
En god EMI/EMC -design må ta hensyn til plasseringen av enheten, PCB -stabelarrangementet, viktig tilkoblingsmetode, enhetsvalg, etc. I begynnelsen av oppsettet. Hvis det ikke er noen bedre ordning på forhånd, vil det bli løst etterpå. Det vil få det dobbelte av resultatet med halvparten av innsatsen og øke kostnadene.
For eksempel skal plasseringen av klokkegeneratoren ikke være så nær den eksterne kontakten som mulig. Høyhastighetssignaler skal gå til det indre laget så mye som mulig. Vær oppmerksom på den karakteristiske impedansmatchingen og kontinuiteten i referanselaget for å redusere refleksjoner. Signalhastigheten til signalet som er presset av enheten, skal være så liten som mulig for å redusere høyden. Frekvenskomponenter, når du velger avkobling/bypass -kondensatorer, må du ta hensyn til om frekvensresponsen oppfyller kravene for å redusere støy på strømplanet.
I tillegg må du ta hensyn til returbanen til høyfrekvenssignalstrømmen for å gjøre sløyfeområdet så liten som mulig (det vil si loopimpedansen så liten som mulig) for å redusere strålingen. Bakken kan også deles for å kontrollere rekkevidden med høyfrekvent støy. Til slutt velger du chassisbakken riktig mellom PCB og huset.
4. Når du lager PCB-tavler, for å redusere interferens, skal bakketråden danne en lukket sumform?
Når du lager PCB -brett, reduseres sløyfeområdet generelt for å redusere interferens. Når du legger første linje, skal den ikke legges i lukket form, men det er bedre å ordne den i en grenform, og området på bakken skal økes så mye som mulig.
5. Hvordan justere rutingtopologien for å forbedre signalintegriteten?
Denne typen nettverkssignalretninger er mer komplisert, fordi for ensrettet, toveis signaler og signaler for forskjellige nivåer, er topologiske påvirkninger forskjellige, og det er vanskelig å si hvilken topologi som er gunstig for signalkvalitet. Og når du gjør pre-simulering, hvilken topologi som skal brukes, er det veldig krevende for ingeniører, og krever forståelse av kretsprinsipper, signaltyper og til og med ledningsvansker.
6. Hvordan håndtere oppsettet og ledningene for å sikre stabiliteten til signaler over 100 meter?
Nøkkelen til høyhastighets digitale signalledninger er å redusere virkningen av overføringslinjer på signalkvaliteten. Derfor krever utformingen av høyhastighetssignaler over 100m at signalsporene er så korte som mulig. I digitale kretsløp er høyhastighetssignaler definert av signaløkningens forsinkelsestid.
Dessuten har forskjellige typer signaler (for eksempel TTL, GTL, LVTTL) forskjellige metoder for å sikre signalkvalitet.