Från PCB-världen, 19 mars 2021

När vi gör PCB-design stöter vi ofta på olika problem, såsom impedansmatchning, EMI-regler etc. Den här artikeln har sammanställt några frågor och svar relaterade till höghastighets-PCB för alla, och jag hoppas att det kommer att vara till hjälp för alla.

1. Hur överväger man impedansmatchning när man designar höghastighets-PCB-designscheman?
Vid design av höghastighetskretsar för PCB är impedansmatchning ett av designelementen.Impedansvärdet har ett absolut samband med ledningsmetoden, såsom att gå på ytskiktet (mikrostrip) eller inre skikt (stripline/dubbel stripline), avstånd från referensskiktet (kraftskikt eller jordskikt), ledningsbredd, PCB-material , etc. Båda kommer att påverka det karakteristiska impedansvärdet för kurvan.

Det vill säga, impedansvärdet kan endast bestämmas efter kabeldragning.Generellt kan simuleringsmjukvaran inte ta hänsyn till vissa diskontinuerliga ledningsförhållanden på grund av begränsningen hos kretsmodellen eller den använda matematiska algoritmen.För närvarande kan endast vissa terminatorer (terminering), såsom serieresistans, reserveras på det schematiska diagrammet.Lindra effekten av diskontinuitet i spårimpedans.Den verkliga lösningen på problemet är att försöka undvika impedansdiskontinuiteter vid kabeldragning.

2. När det finns flera digitala/analoga funktionsblock i ett PCB-kort, är den konventionella metoden att separera den digitala/analoga jordningen.Vad är anledningen?
Anledningen till att separera den digitala/analoga jordningen är att den digitala kretsen kommer att generera brus i strömmen och jord vid växling mellan hög och låg potential.Storleken på bruset är relaterad till signalens hastighet och storleken på strömmen.

Om jordplanet inte är uppdelat och bruset som genereras av den digitala areakretsen är stort och de analoga areakretsarna är mycket nära, även om de digital-till-analoga signalerna inte korsar varandra, kommer den analoga signalen fortfarande att störas av marken ljud.Det vill säga, den icke-delade digital-till-analog-metoden kan endast användas när det analoga kretsområdet är långt från det digitala kretsområdet som genererar stort brus.

3. Vilka aspekter bör konstruktören beakta EMC- och EMI-regler vid design av höghastighetskretskort?
Generellt måste EMI/EMC-design ta hänsyn till både utstrålade och ledda aspekter samtidigt.Den förra tillhör den högre frekvensdelen (>30MHz) och den senare är den lägre frekvensdelen (<30MHz).Så du kan inte bara vara uppmärksam på högfrekvensen och ignorera lågfrekvensdelen.

En bra EMI/EMC-design måste ta hänsyn till enhetens placering, PCB-stackarrangemang, viktig anslutningsmetod, enhetsval etc. i början av layouten.Finns det inget bättre arrangemang innan så löser det sig i efterhand.Det kommer att få dubbelt så mycket resultat med halva ansträngningen och öka kostnaderna.

Till exempel bör placeringen av klockgeneratorn inte vara så nära den externa kontakten som möjligt.Höghastighetssignaler bör gå till det inre lagret så mycket som möjligt.Var uppmärksam på den karakteristiska impedansmatchningen och kontinuiteten i referensskiktet för att minska reflektioner.Svänghastigheten för signalen som trycks av enheten bör vara så liten som möjligt för att minska höjden.Frekvenskomponenter, när du väljer frånkopplings-/förbikopplingskondensatorer, var uppmärksam på om dess frekvenssvar uppfyller kraven för att minska brus på effektplanet.

Var dessutom uppmärksam på returvägen för den högfrekventa signalströmmen för att göra slingytan så liten som möjligt (det vill säga slingimpedansen så liten som möjligt) för att minska strålningen.Marken kan också delas för att styra området för högfrekvent brus.Slutligen, välj chassijorden mellan kretskortet och huset korrekt.

4. Vid tillverkning av PCB-kort, för att minska störningar, bör jordledningen bilda en sluten summa?
Vid tillverkning av PCB-kort reduceras i allmänhet slingarean för att minska störningar.När du lägger marklinjen bör den inte läggas i en sluten form, men det är bättre att arrangera den i en grenform, och markytan bör ökas så mycket som möjligt.

5. Hur justerar man routingtopologin för att förbättra signalintegriteten?
Denna typ av nätverkssignalriktning är mer komplicerad, eftersom för enkelriktade, dubbelriktade signaler och signaler av olika nivåer är topologins inverkan olika, och det är svårt att säga vilken topologi som är fördelaktigt för signalkvaliteten.Och när man gör försimulering, vilken topologi som ska användas är mycket krävande för ingenjörer, vilket kräver förståelse för kretsprinciper, signaltyper och till och med ledningssvårigheter.

6. Hur ska man hantera layouten och kabeldragningen för att säkerställa stabiliteten hos signaler över 100M?
Nyckeln till höghastighets digitala signalledningar är att minska effekten av transmissionsledningar på signalkvaliteten.Därför kräver layouten av höghastighetssignaler över 100M att signalspåren är så korta som möjligt.I digitala kretsar definieras höghastighetssignaler av signalens stigfördröjningstid.

Dessutom har olika typer av signaler (som TTL, GTL, LVTTL) olika metoder för att säkerställa signalkvaliteten.