Problem z projektowaniem PCB wysokiej częstotliwości

1. Jak sobie poradzić z teoretycznymi konfliktami w rzeczywistym okablowaniu?
Zasadniczo słuszne jest dzielenie i izolowanie masy analogowo-cyfrowej. Należy zwrócić uwagę, aby ścieżka sygnału nie powinna jak najbardziej przechodzić przez fosę, a droga prądu powrotnego zasilacza i sygnału nie powinna być zbyt duża.
Oscylator kwarcowy jest analogowym obwodem oscylacyjnym z dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Aby sygnał oscylacji był stabilny, musi on spełniać wymagania dotyczące wzmocnienia pętli i fazy. Specyfikacje oscylacji tego sygnału analogowego można łatwo zakłócić. Nawet jeśli dodane zostaną ślady uziemienia, zakłócenia mogą nie zostać całkowicie odizolowane. Co więcej, szum w płaszczyźnie uziemienia będzie miał również wpływ na obwód oscylacji z dodatnim sprzężeniem zwrotnym, jeśli będzie on zbyt daleko. Dlatego odległość między oscylatorem kwarcowym a chipem musi być jak najmniejsza.
Rzeczywiście istnieje wiele konfliktów pomiędzy okablowaniem dużej prędkości a wymaganiami EMI. Podstawową zasadą jest jednak to, że rezystancja i pojemność lub koralik ferrytowy dodany przez EMI nie może spowodować, że niektóre właściwości elektryczne sygnału nie będą spełniać specyfikacji. Dlatego najlepiej wykorzystać umiejętności układania ścieżek i układania płytek PCB, aby rozwiązać lub ograniczyć problemy EMI, takie jak szybkie sygnały docierające do warstwy wewnętrznej. Na koniec stosuje się kondensatory oporowe lub koralik ferrytowy, aby zmniejszyć uszkodzenie sygnału.

2. Jak rozwiązać sprzeczność pomiędzy ręcznym a automatycznym okablowaniem szybkich sygnałów?
Większość automatycznych routerów z mocnym oprogramowaniem do okablowania ma ustawione ograniczenia w celu kontrolowania metody nawijania i liczby przelotek. Możliwości silnika uzwojenia i elementy ustawień ograniczeń różnych firm EDA czasami znacznie się różnią.
Na przykład, czy istnieje wystarczająca ilość ograniczeń, aby kontrolować sposób uzwojenia serpentynowego, czy można kontrolować odstępy między śladami pary różnicowej itp. Będzie to miało wpływ na to, czy sposób trasowania automatycznego trasowania będzie zgodny z zamysłem projektanta.
Ponadto trudność ręcznej regulacji okablowania jest również całkowicie związana z wydajnością silnika uzwojenia. Na przykład zdolność pchania ścieżki, zdolność pchania przelotki, a nawet zdolność pchania ścieżki do powłoki miedzianej itp. Dlatego rozwiązaniem jest wybór routera z mocnym silnikiem uzwojenia.

3. O kuponie testowym.
Kupon testowy służy do pomiaru, czy impedancja charakterystyczna wyprodukowanej płytki PCB spełnia wymagania projektowe za pomocą TDR (reflektometru w dziedzinie czasu). Ogólnie rzecz biorąc, kontrolowana impedancja ma dwa przypadki: pojedynczy przewód i parę różnicową.
Dlatego szerokość linii i odstęp między liniami na kuponie testowym (w przypadku pary różnicowej) powinny być takie same jak linia, która ma być kontrolowana. Najważniejszą rzeczą jest lokalizacja punktu uziemienia podczas pomiaru.
Aby zmniejszyć wartość indukcyjności przewodu masowego, miejsce uziemienia sondy TDR znajduje się zwykle bardzo blisko końcówki sondy. Dlatego odległość i metoda między punktem pomiaru sygnału a punktem uziemienia na odcinku testowym muszą odpowiadać używanej sondzie.

4. W przypadku projektowania szybkich płytek drukowanych pusty obszar warstwy sygnałowej może być pokryty miedzią i jak powinna być rozłożona miedziana powłoka wielu warstw sygnałowych na ziemi i zasilaniu?
Ogólnie rzecz biorąc, miedziowanie w pustym obszarze jest w większości uziemione. Przy stosowaniu miedzi obok szybkiej linii sygnałowej należy tylko zwrócić uwagę na odległość między miedzią a linią sygnałową, ponieważ zastosowana miedź zmniejszy nieco impedancję charakterystyczną ścieżki. Należy także uważać, aby nie wpłynąć na impedancję charakterystyczną innych warstw, np. w strukturze linii dwupasmowej.

5. Czy można wykorzystać model linii mikropaskowej do obliczenia impedancji charakterystycznej linii sygnałowej w płaszczyźnie mocy? Czy sygnał pomiędzy zasilaczem a płaszczyzną uziemienia można obliczyć za pomocą modelu linii paskowej?
Tak, płaszczyznę mocy i płaszczyznę uziemienia należy traktować jako płaszczyzny odniesienia przy obliczaniu impedancji charakterystycznej. Na przykład płyta czterowarstwowa: warstwa górna-warstwa mocy-warstwa uziemiająca-warstwa dolna. W tym momencie charakterystycznym modelem impedancji górnej warstwy jest model liniowy mikropaskowy z płaszczyzną mocy jako płaszczyzną odniesienia.

6. Czy w normalnych okolicznościach punkty testowe mogą być generowane automatycznie przez oprogramowanie na płytkach drukowanych o dużej gęstości, aby spełnić wymagania testowe produkcji masowej?
Ogólnie rzecz biorąc, to, czy oprogramowanie automatycznie generuje punkty testowe spełniające wymagania testowe, zależy od tego, czy specyfikacje dotyczące dodawania punktów testowych spełniają wymagania sprzętu testowego. Ponadto, jeśli okablowanie jest zbyt gęste, a zasady dodawania punktów testowych są rygorystyczne, automatyczne dodanie punktów testowych do każdej linii może nie być możliwe. Oczywiście trzeba ręcznie wypełnić miejsca, które mają zostać przetestowane.

7. Czy dodanie punktów testowych wpłynie na jakość szybkich sygnałów?
To, czy wpłynie to na jakość sygnału, zależy od metody dodawania punktów testowych i szybkości sygnału. Zasadniczo dodatkowe punkty testowe (nie używaj istniejących przelotek ani pinów DIP jako punktów testowych) można dodać do linii lub wyciągnąć krótką linię z linii.
To pierwsze jest równoznaczne z dodaniem małego kondensatora do linii, drugie zaś stanowi dodatkową gałąź. Obydwa te warunki będą w mniejszym lub większym stopniu wpływać na sygnał o dużej prędkości, a zasięg efektu jest powiązany z prędkością częstotliwościową sygnału i szybkością zbocza sygnału. Wielkość wpływu można poznać poprzez symulację. W zasadzie im mniejszy punkt pomiarowy tym lepiej (oczywiście musi spełniać wymagania narzędzia testowego) im krótsze odgałęzienie tym lepiej.