7 สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับโครงร่างวงจรความเร็วสูง

01
เค้าโครงพลังงานที่เกี่ยวข้อง

วงจรดิจิตอลมักต้องการกระแสไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นจึงสร้างกระแสไหลเข้าสำหรับอุปกรณ์ความเร็วสูงบางประเภท

หากการติดตามกำลังไฟฟ้ายาวมาก การมีกระแสพุ่งเข้าจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนความถี่สูง และเสียงความถี่สูงนี้จะถูกส่งไปยังสัญญาณอื่นๆในวงจรความเร็วสูง จะมีการเหนี่ยวนำของปรสิต ความต้านทานของปรสิต และความจุของปรสิตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นสัญญาณรบกวนความถี่สูงจะถูกรวมเข้ากับวงจรอื่นๆ ในที่สุด และการมีอยู่ของตัวเหนี่ยวนำของปรสิตจะนำไปสู่ความสามารถของร่องรอยในการต้านทานด้วย กระแสไฟกระชากสูงสุดลดลง ซึ่งจะทำให้แรงดันไฟฟ้าตกบางส่วน ซึ่งอาจตัดการทำงานของวงจรได้

ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเพิ่มตัวเก็บประจุบายพาสที่ด้านหน้าของอุปกรณ์ดิจิตอลยิ่งความจุสูง พลังงานในการส่งจะถูกจำกัดด้วยอัตราการส่ง ดังนั้น โดยทั่วไปความจุขนาดใหญ่และความจุขนาดเล็กจะรวมกันเพื่อให้ตรงกับช่วงความถี่เต็ม

หลีกเลี่ยงจุดร้อน: จุดผ่านสัญญาณจะสร้างช่องว่างบนชั้นพลังงานและชั้นล่างสุดดังนั้นการวางจุดแวะอย่างไม่สมเหตุสมผลจึงมีแนวโน้มที่จะเพิ่มความหนาแน่นกระแสในบางพื้นที่ของแหล่งจ่ายไฟหรือระนาบกราวด์พื้นที่เหล่านี้ที่มีความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้นเรียกว่าฮอตสปอต

ดังนั้นเราจึงต้องพยายามอย่างดีที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้เมื่อตั้งค่าจุดแวะ เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องบินถูกแยกออก ซึ่งจะนำไปสู่ปัญหา EMC ในที่สุด

โดยปกติวิธีที่ดีที่สุดในการหลีกเลี่ยงจุดร้อนคือการวางจุดแวะในรูปแบบตาข่าย เพื่อให้ความหนาแน่นกระแสสม่ำเสมอ และระนาบจะไม่ถูกแยกออกจากกันในเวลาเดียวกัน เส้นทางกลับจะไม่ยาวเกินไป และปัญหา EMC จะเกิด ไม่เกิดขึ้น

02
วิธีการดัดงอตามรอย

เมื่อวางสายสัญญาณความเร็วสูง หลีกเลี่ยงการงอสายสัญญาณให้มากที่สุดหากคุณต้องงอรอยเส้น อย่าลากเส้นในมุมแหลมหรือมุมฉาก แต่ให้ใช้มุมป้านแทน

เมื่อวางสายสัญญาณความเร็วสูง เรามักจะใช้เส้นคดเคี้ยวเพื่อให้ได้ความยาวเท่ากันเส้นคดเคี้ยวเดียวกันนี้จริงๆ แล้วเป็นการโค้งงอควรเลือกความกว้างของเส้น ระยะห่าง และวิธีการโค้งงออย่างสมเหตุสมผล และระยะห่างควรเป็นไปตามกฎ 4W/1.5W

03
ความใกล้ชิดของสัญญาณ

หากระยะห่างระหว่างสายสัญญาณความเร็วสูงใกล้เกินไป อาจทำให้เกิดครอสทอล์คได้ง่ายบางครั้ง เนื่องจากเค้าโครง ขนาดเฟรมของบอร์ด และเหตุผลอื่นๆ ระยะห่างระหว่างสายสัญญาณความเร็วสูงของเราจึงเกินระยะทางขั้นต่ำที่เรากำหนด จากนั้นเราจึงสามารถเพิ่มระยะห่างระหว่างสายสัญญาณความเร็วสูงใกล้กับคอขวดได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เท่านั้นระยะทาง.

ที่จริงแล้วหากพื้นที่เพียงพอให้ลองเพิ่มระยะห่างระหว่างสายสัญญาณความเร็วสูงทั้งสองเส้น

03
ความใกล้ชิดของสัญญาณ

05
ความต้านทานไม่ต่อเนื่อง

โดยทั่วไปค่าความต้านทานของการติดตามจะขึ้นอยู่กับความกว้างของเส้นและระยะห่างระหว่างการติดตามและระนาบอ้างอิงยิ่งการติดตามกว้างขึ้น ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำลงในเทอร์มินัลอินเทอร์เฟซและแพดอุปกรณ์บางอัน หลักการนี้ก็สามารถนำไปใช้ได้เช่นกัน

เมื่อแผ่นของเทอร์มินัลอินเทอร์เฟซเชื่อมต่อกับสายสัญญาณความเร็วสูง ถ้าแผ่นมีขนาดใหญ่เป็นพิเศษในเวลานี้ และสายสัญญาณความเร็วสูงแคบโดยเฉพาะ ความต้านทานของแผ่นขนาดใหญ่มีขนาดเล็ก และแคบ การติดตามจะต้องมีความต้านทานสูงในกรณีนี้ อิมพีแดนซ์ไม่ต่อเนื่องจะเกิดขึ้น และการสะท้อนของสัญญาณจะเกิดขึ้นหากอิมพีแดนซ์ไม่ต่อเนื่อง

ดังนั้นเพื่อแก้ปัญหานี้ แผ่นทองแดงต้องห้ามจะถูกวางไว้ใต้แผ่นขนาดใหญ่ของเทอร์มินัลอินเทอร์เฟซหรืออุปกรณ์ และวางระนาบอ้างอิงของแผ่นไว้บนอีกชั้นหนึ่งเพื่อเพิ่มความต้านทานเพื่อให้อิมพีแดนซ์ต่อเนื่อง

Vias เป็นอีกแหล่งหนึ่งของความไม่ต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์เพื่อลดผลกระทบนี้ ควรถอดผิวทองแดงที่ไม่จำเป็นซึ่งเชื่อมต่อกับชั้นในและส่วนเวียออก

ในความเป็นจริง การทำงานประเภทนี้สามารถกำจัดได้ด้วยเครื่องมือ CAD ในระหว่างการออกแบบ หรือติดต่อผู้ผลิตการประมวลผล PCB เพื่อกำจัดทองแดงที่ไม่จำเป็นและรับประกันความต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์

ห้ามมิให้จัดจุดแวะหรือส่วนประกอบในคู่เฟืองท้ายหากวางจุดแวะหรือส่วนประกอบไว้ในคู่ดิฟเฟอเรนเชียล ปัญหา EMC จะเกิดขึ้นและส่งผลให้อิมพีแดนซ์ไม่ต่อเนื่องด้วย

บางครั้ง สายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูงบางเส้นจำเป็นต้องเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งตัวเก็บประจุคัปปลิ้งยังต้องจัดเรียงแบบสมมาตร และแพ็คเกจของตัวเก็บประจุคัปปลิ้งไม่ควรใหญ่เกินไปขอแนะนำให้ใช้ 0402, 0603 ก็เป็นที่ยอมรับเช่นกัน และไม่ควรใช้ตัวเก็บประจุที่สูงกว่า 0805 หรือตัวเก็บประจุแบบเคียงข้างกัน

โดยปกติ Vias จะสร้างความไม่ต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์อย่างมาก ดังนั้นสำหรับคู่สายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูง ให้พยายามลด Vias และหากคุณต้องการใช้ Vias ให้จัดเรียงพวกมันแบบสมมาตร

07
ความยาวเท่ากัน

ในอินเทอร์เฟซสัญญาณความเร็วสูงบางประเภท โดยทั่วไป เช่น บัส จำเป็นต้องพิจารณาข้อผิดพลาดของเวลาที่มาถึงและความล่าช้าระหว่างสายสัญญาณแต่ละเส้นตัวอย่างเช่น ในกลุ่มของรถบัสขนานความเร็วสูง เวลาที่มาถึงของสายสัญญาณข้อมูลทั้งหมดจะต้องได้รับการรับประกันภายในข้อผิดพลาดความล่าช้าของเวลาที่แน่นอน เพื่อให้มั่นใจว่าเวลาการตั้งค่าและเวลาพักจะสอดคล้องกันเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการนี้ เราต้องพิจารณาความยาวที่เท่ากัน

สายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูงต้องรับประกันเวลาหน่วงที่เข้มงวดสำหรับสายสัญญาณทั้งสอง มิฉะนั้นการสื่อสารอาจล้มเหลวดังนั้น เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดนี้ จึงสามารถใช้เส้นคดเคี้ยวเพื่อให้มีความยาวเท่ากันได้ ดังนั้นจึงเป็นไปตามข้อกำหนดด้านเวลาหน่วง

โดยทั่วไปเส้นคดเคี้ยวควรวางไว้ที่ต้นเหตุของการสูญเสียความยาว ไม่ใช่ที่ปลายสุดเฉพาะที่แหล่งกำเนิดเท่านั้นที่สามารถส่งสัญญาณที่ปลายบวกและลบของเส้นดิฟเฟอเรนเชียลพร้อมกันได้เกือบตลอดเวลา

หากมีร่องรอยสองอันที่โค้งงอและระยะห่างระหว่างทั้งสองน้อยกว่า 15 มม. การสูญเสียความยาวระหว่างทั้งสองจะชดเชยซึ่งกันและกันในเวลานี้ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องทำการประมวลผลที่มีความยาวเท่ากันในเวลานี้

สำหรับส่วนต่างๆ ของสายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูง ควรมีความยาวเท่ากันโดยแยกจากกันVias, ตัวเก็บประจุแบบข้อต่ออนุกรม และเทอร์มินัลอินเทอร์เฟซล้วนเป็นสายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูงที่แบ่งออกเป็นสองส่วน ดังนั้นควรให้ความสนใจเป็นพิเศษในขณะนี้

ต้องมีความยาวเท่ากันแยกกันเนื่องจากซอฟต์แวร์ EDA จำนวนมากให้ความสนใจเพียงว่าสายไฟทั้งหมดสูญหายใน DRC หรือไม่

สำหรับอินเทอร์เฟซ เช่น อุปกรณ์แสดงผล LVDS จะมีคู่ดิฟเฟอเรนเชียลหลายคู่ในเวลาเดียวกัน และข้อกำหนดด้านเวลาระหว่างคู่ดิฟเฟอเรนเชียลโดยทั่วไปจะเข้มงวดมาก และข้อกำหนดการหน่วงเวลามีขนาดเล็กเป็นพิเศษดังนั้น สำหรับคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล โดยทั่วไปเราต้องการให้พวกมันอยู่ในระนาบเดียวกันทำการชดเชย.เพราะความเร็วในการส่งสัญญาณของชั้นต่างๆจะต่างกัน

เมื่อซอฟต์แวร์ EDA บางตัวคำนวณความยาวของการติดตาม การติดตามภายในแพดจะถูกคำนวณภายในความยาวด้วยหากดำเนินการชดเชยความยาวในเวลานี้ ผลลัพธ์ที่แท้จริงจะสูญเสียความยาวดังนั้นควรให้ความสนใจเป็นพิเศษในเวลานี้เมื่อใช้ซอฟต์แวร์ EDA บางตัว

หากทำได้ คุณต้องเลือกเส้นทางแบบสมมาตรเมื่อใดก็ได้เพื่อหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการดำเนินการกำหนดเส้นทางคดเคี้ยวด้วยความยาวเท่ากันในที่สุด

หากมีพื้นที่ว่าง ให้ลองเพิ่มวงเล็กๆ ที่ต้นทางของเส้นดิฟเฟอเรนเชียลสั้นเพื่อให้ได้รับการชดเชย แทนที่จะใช้เส้นคดเคี้ยวเพื่อชดเชย