Из мира печатных плат, 19 марта 2021 г.

При проектировании печатных плат мы часто сталкиваемся с различными проблемами, такими как согласование импедансов, правила электромагнитных помех и т. д. В этой статье собраны некоторые вопросы и ответы, связанные с высокоскоростными печатными платами, для всех, и я надеюсь, что она будет полезна всем.

1. Как учитывать согласование импедансов при разработке схем высокоскоростных печатных плат?
При проектировании высокоскоростных схем печатных плат согласование импедансов является одним из элементов проектирования.Значение импеданса имеет абсолютную связь с методом разводки, например, ходом по поверхностному слою (микрополосковая линия) или внутреннему слою (полосковая линия/двойная полосковая линия), расстоянием от опорного слоя (силовой слой или слой земли), шириной проводки, материалом печатной платы. и т. д. И то, и другое повлияет на значение характеристического импеданса трассы.

То есть значение импеданса можно определить только после подключения.Как правило, программное обеспечение для моделирования не может учитывать некоторые условия прерывистой проводки из-за ограничений модели схемы или используемого математического алгоритма.В настоящее время на принципиальной схеме можно зарезервировать только некоторые терминаторы (терминаторы), например последовательное сопротивление.Уменьшите эффект разрыва импеданса трассы.Реальное решение проблемы — попытаться избежать разрывов импеданса при подключении.

2. Если на печатной плате имеется несколько цифровых/аналоговых функциональных блоков, обычным методом является разделение цифровой/аналоговой земли.Какова причина?
Причина разделения цифровой/аналоговой земли заключается в том, что цифровая схема будет генерировать шум в питании и земле при переключении между высоким и низким потенциалом.Величина шума связана со скоростью сигнала и величиной тока.

Если земляной слой не разделен и шум, создаваемый цифровой цепью, велик, а аналоговые цепи расположены очень близко, даже если цифро-аналоговые сигналы не пересекаются, аналоговый сигнал все равно будет подвергаться помехам со стороны земли. шум.Другими словами, цифро-аналоговый метод без разделения можно использовать только тогда, когда область аналоговой схемы находится далеко от области цифровой схемы, которая генерирует большой шум.

3. Какие аспекты проектирования высокоскоростных печатных плат разработчику следует учитывать при соблюдении правил ЭМС и электромагнитных помех?
Как правило, при проектировании ЭМП/ЭМС необходимо одновременно учитывать как аспекты излучения, так и проводимости.Первый принадлежит к более высокочастотной части (>30 МГц), а второй — к более низкочастотной части (<30 МГц).Таким образом, вы не можете просто обращать внимание на высокие частоты и игнорировать низкочастотную часть.

Хороший проект EMI/EMC должен учитывать расположение устройства, расположение блока печатных плат, важный метод подключения, выбор устройства и т. д. в начале компоновки.Если заранее не будет лучшей договоренности, проблема будет решена позже.Это позволит получить вдвое больший результат при вдвое меньших усилиях и увеличить стоимость.

Например, расположение тактового генератора не должно быть как можно ближе к внешнему разъему.Высокоскоростные сигналы должны максимально доходить до внутреннего слоя.Обратите внимание на согласование характеристических импедансов и непрерывность опорного слоя, чтобы уменьшить отражения.Скорость нарастания сигнала, передаваемого устройством, должна быть как можно меньшей, чтобы уменьшить высоту.Частотные составляющие: при выборе развязывающих/обходных конденсаторов обращайте внимание на то, соответствует ли их частотная характеристика требованиям по снижению шума в силовой плоскости.

Кроме того, обратите внимание на обратный путь тока высокочастотного сигнала, чтобы площадь контура была как можно меньшей (т. е. полное сопротивление контура было как можно меньшим), чтобы уменьшить излучение.Землю также можно разделить, чтобы контролировать диапазон высокочастотного шума.Наконец, правильно выберите заземление между печатной платой и корпусом.

4. При изготовлении печатных плат, чтобы уменьшить помехи, должен ли заземляющий провод иметь форму замкнутой суммы?
При изготовлении печатных плат площадь контура обычно уменьшается, чтобы уменьшить помехи.При прокладке линии земли ее не следует укладывать в закрытом виде, а лучше расположить в форме ветки, а площадь земли следует максимально увеличить.

5. Как настроить топологию маршрутизации для улучшения целостности сигнала?
Этот тип направления сетевого сигнала более сложен, поскольку для однонаправленных, двунаправленных сигналов и сигналов разных уровней влияние топологии различно, и трудно сказать, какая топология выгодна для качества сигнала.А при предварительном моделировании выбор топологии очень требовательный к инженерам, требующий понимания принципов схемы, типов сигналов и даже сложности подключения.

6. Как разобраться с расположением и проводкой, чтобы обеспечить стабильность сигналов выше 100 м?
Ключом к высокоскоростному подключению цифровых сигналов является уменьшение влияния линий передачи на качество сигнала.Следовательно, размещение высокоскоростных сигналов на расстоянии более 100 м требует, чтобы трассы сигналов были как можно короче.В цифровых схемах высокоскоростные сигналы определяются временем задержки нарастания сигнала.

Более того, разные типы сигналов (такие как TTL, GTL, LVTTL) имеют разные методы обеспечения качества сигнала.