Z PCB World, 19 marca, 2021

Podczas projektowania PCB często napotykamy różne problemy, takie jak dopasowanie impedancji, zasady EMI itp. W tym artykule opracowano kilka pytań i odpowiedzi związanych z szybkimi PCB dla wszystkich, i mam nadzieję, że będzie to pomocne dla wszystkich.

1. Jak rozważyć dopasowanie impedancji przy projektowaniu szybkich schematów projektowania PCB?
Podczas projektowania szybkich obwodów PCB dopasowanie impedancji jest jednym z elementów projektowych. Wartość impedancji ma bezwzględną zależność z metodą okablowania, taką jak chodzenie po warstwie powierzchniowej (mikropryp) lub warstwa wewnętrzna (paski/podwójna linia paska), odległość od warstwy odniesienia (warstwa zasilająca lub warstwa uziemiająca), szerokość okablowania, materiał PCB itp. Wpływają na charakterystyczną wartość impedancji śladu.

To znaczy, wartość impedancji można ustalić dopiero po okablowaniu. Zasadniczo oprogramowanie symulacyjne nie może uwzględniać niektórych nieciągłych warunków okablowania ze względu na ograniczenie modelu obwodu lub zastosowanego algorytmu matematycznego. W tej chwili tylko niektóre terminatory (zakończenie), takie jak opór seryjny, mogą być zarezerwowane na schemacie schematycznym. Złagodzić wpływ nieciągłości na impedancję śladową. Prawdziwym rozwiązaniem problemu jest próba uniknięcia nieciągłości impedancji podczas okablowania.

2. Gdy na płycie PCB znajduje się wiele bloków funkcji cyfrowych/analogowych, konwencjonalną metodą jest oddzielenie podłoża cyfrowego/analogowego. Jaki jest powód?
Powodem oddzielenia gruntu cyfrowego/analogowego jest to, że obwód cyfrowy wygeneruje szum w mocy i uziemienia podczas przełączania między potencjałami o wysokim i niskim poziomie. Wielkość szumu jest związana z prędkością sygnału i wielkości prądu.

Jeśli płaszczyzna uziemienia nie jest podzielona, ​​a szum generowany przez obwód obszaru cyfrowego jest duży, a obwody obszaru analogowego są bardzo blisko, nawet jeśli sygnały cyfrowo-analogowe nie przekraczają, sygnał analogowy będzie nadal zakłócany przez szum uziemienia. Oznacza to, że metoda bez analogii cyfrowej do analogii może być stosowana tylko wtedy, gdy obszar obwodu analogowego znajduje się daleko od cyfrowego obszaru obwodu, który generuje duży szum.

3. W projekcie szybkiego PCB, które aspekty powinien rozważyć reguły EMC i EMI?
Zasadniczo projekt EMI/EMC musi jednocześnie rozważyć zarówno promieniowane, jak i przeprowadzone aspekty. Pierwszy należy do części wyższej częstotliwości (> 30 MHz), a drugi to część niższej częstotliwości (<30 MHz). Więc nie możesz po prostu zwracać uwagi na wysoką częstotliwość i zignorować część niskiej częstotliwości.

Dobra konstrukcja EMI/EMC musi uwzględniać lokalizację urządzenia, układu stosu PCB, ważną metodę połączenia, wybór urządzenia itp. Na początku układu. Jeśli wcześniej nie będzie lepszego układu, zostanie ono rozwiązane. Otrzyma to dwa razy więcej niż połowa wysiłku i zwiększy koszty.

Na przykład lokalizacja generatora zegara nie powinna być tak blisko zewnętrznego złącza, jak to możliwe. Sygnały szybkie powinny być jak najwięcej do warstwy wewnętrznej. Zwróć uwagę na charakterystyczne dopasowanie impedancji i ciągłość warstwy odniesienia, aby zmniejszyć odbicia. Szybkość notowań sygnału wypchnięta przez urządzenie powinna być jak najbardziej mała, aby zmniejszyć wysokość. Komponenty częstotliwości, przy wyborze kondensatorów oddzielenia/obejścia, zwracają uwagę na to, czy jego reakcja częstotliwości spełnia wymagania w celu zmniejszenia hałasu płaszczyzny zasilania.

Ponadto zwróć uwagę na ścieżkę powrotną prądu sygnału o wysokiej częstotliwości, aby obszar pętli był jak najmuchszy (to znaczy impedancja pętli tak niewielka) w celu zmniejszenia promieniowania. Ziemia można również podzielić, aby kontrolować zasięg szumu o wysokiej częstotliwości. Na koniec właściwie wybierz podwozie między PCB a obudową.

4. Podczas tworzenia płyt PCB, w celu zmniejszenia zakłóceń, czy drut uziemienia powinien tworzyć formę zamkniętego sum?
Podczas tworzenia płyt PCB obszar pętli jest ogólnie zmniejszony w celu zmniejszenia zakłóceń. Podczas układania linii uziemienia nie należy go układać w formie zamkniętej, ale lepiej jest ułożyć ją w kształcie gałęzi, a obszar ziemi należy zwiększyć w jak największym stopniu.

5. Jak dostosować topologię routingu w celu poprawy integralności sygnału?
Ten rodzaj kierunku sygnału sieciowego jest bardziej skomplikowany, ponieważ w przypadku jednokierunkowych, dwukierunkowych sygnałów i sygnałów o różnych poziomach wpływy topologii są różne i trudno powiedzieć, która topologia jest korzystna dla jakości sygnału. A podczas wstępnej symulacji, której topologia do użycia jest bardzo wymagająca dla inżynierów, wymagającą zrozumienia zasad obwodu, typów sygnałów, a nawet trudności w okablowaniu.

6. Jak poradzić sobie z układem i okablowaniem, aby zapewnić stabilność sygnałów powyżej 100 m?
Kluczem do szybkiego cyfrowego okablowania sygnału jest zmniejszenie wpływu linii przesyłowych na jakość sygnału. Dlatego układ szybkich sygnałów powyżej 100m wymaga, aby ślady sygnału były jak najbardziej krótkie. W obwodach cyfrowych sygnały szybkie są definiowane przez czas opóźnienia sygnału.

Ponadto różne typy sygnałów (takie jak TTL, GTL, LVTTL) mają różne metody zapewniające jakość sygnału.