High frequency PCB design problem

1. Paano haharapin ang ilang teoretikal na salungatan sa aktwal na mga kable?
Talaga, tama na hatiin at ihiwalay ang analog/digital ground. Dapat pansinin na ang bakas ng signal ay hindi dapat tumawid sa moat hangga't maaari, at ang pabalik na kasalukuyang landas ng power supply at signal ay hindi dapat masyadong malaki.
Ang crystal oscillator ay isang analog positive feedback oscillation circuit. Para magkaroon ng stable na oscillation signal, dapat itong matugunan ang loop gain at phase specifications. Ang mga pagtutukoy ng oscillation ng analog signal na ito ay madaling maabala. Kahit na ang mga bakas ng ground guard ay idinagdag, ang interference ay maaaring hindi ganap na ihiwalay. Bukod dito, ang ingay sa ground plane ay makakaapekto rin sa positive feedback oscillation circuit kung ito ay masyadong malayo. Samakatuwid, ang distansya sa pagitan ng crystal oscillator at chip ay dapat na mas malapit hangga't maaari.
Sa katunayan, maraming mga salungatan sa pagitan ng high-speed na mga kable at mga kinakailangan ng EMI. Ngunit ang pangunahing prinsipyo ay ang paglaban at capacitance o ferrite bead na idinagdag ng EMI ay hindi maaaring maging sanhi ng ilang mga de-koryenteng katangian ng signal na hindi matugunan ang mga pagtutukoy. Samakatuwid, pinakamahusay na gamitin ang mga kasanayan sa pag-aayos ng mga bakas at pag-stack ng PCB upang malutas o mabawasan ang mga problema sa EMI, tulad ng mga high-speed signal na papunta sa panloob na layer. Sa wakas, ang mga capacitor ng paglaban o ferrite bead ay ginagamit upang mabawasan ang pinsala sa signal.

2. Paano lutasin ang kontradiksyon sa pagitan ng manu-manong mga kable at awtomatikong mga kable ng mga high-speed signal?
Karamihan sa mga awtomatikong router ng malakas na wiring software ay nagtakda ng mga hadlang upang makontrol ang paraan ng paikot-ikot at ang bilang ng mga vias. Ang mga kakayahan ng winding engine at mga item sa pagtatakda ng hadlang ng iba't ibang kumpanya ng EDA kung minsan ay malaki ang pagkakaiba.
Halimbawa, kung may sapat na mga hadlang upang makontrol ang paraan ng serpentine winding, kung posible bang kontrolin ang trace spacing ng differential pair, atbp. Makakaapekto ito kung ang paraan ng pagruruta ng awtomatikong pagruruta ay makakatugon sa ideya ng taga-disenyo.
Bilang karagdagan, ang kahirapan ng manu-manong pagsasaayos ng mga kable ay ganap ding nauugnay sa kakayahan ng paikot-ikot na makina. Halimbawa, ang pushing ability ng trace, pushing ability ng via, at maging ang pushing ability ng trace sa copper coating, atbp. Samakatuwid, ang pagpili ng router na may malakas na winding engine capability ang solusyon.

3. Tungkol sa test coupon.
Ang test coupon ay ginagamit upang sukatin kung ang katangian ng impedance ng ginawang PCB board ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa disenyo na may TDR (Time Domain Reflectometer). Sa pangkalahatan, ang impedance na kinokontrol ay may dalawang kaso: single wire at differential pares.
Samakatuwid, ang lapad ng linya at spacing ng linya sa test coupon (kapag mayroong differential pair) ay dapat na kapareho ng linyang kinokontrol. Ang pinakamahalagang bagay ay ang lokasyon ng grounding point sa panahon ng pagsukat.
Upang mabawasan ang inductance value ng ground lead, ang grounding place ng TDR probe ay kadalasang napakalapit sa probe tip. Samakatuwid, ang distansya at paraan sa pagitan ng punto ng pagsukat ng signal at ng ground point sa test coupon ay dapat tumugma sa ginamit na probe.

4. Sa high-speed na disenyo ng PCB, ang blangkong bahagi ng layer ng signal ay maaaring lagyan ng tanso, at paano dapat ipamahagi ang tansong patong ng maraming mga layer ng signal sa lupa at power supply?
Sa pangkalahatan, ang tansong kalupkop sa blangkong lugar ay halos pinagbabatayan. Bigyang-pansin lamang ang distansya sa pagitan ng tanso at linya ng signal kapag nag-aaplay ng tanso sa tabi ng linya ng high-speed na signal, dahil ang inilapat na tanso ay magbabawas ng kaunti sa katangian ng impedance ng bakas. Mag-ingat din na huwag maapektuhan ang katangian ng impedance ng iba pang mga layer, halimbawa sa istraktura ng dual strip line.

5. Posible bang gamitin ang modelo ng linya ng microstrip upang kalkulahin ang katangian ng impedance ng linya ng signal sa eroplano ng kuryente? Maaari bang kalkulahin ang signal sa pagitan ng power supply at ground plane gamit ang stripline model?
Oo, ang power plane at ground plane ay dapat ituring bilang reference plane kapag kinakalkula ang katangian na impedance. Halimbawa, isang four-layer board: top layer-power layer-ground layer-bottom layer. Sa oras na ito, ang katangian na modelo ng impedance ng tuktok na layer ay isang microstrip line model na may power plane bilang reference plane.

6. Maaari bang awtomatikong mabuo ng software ang mga test point sa mga high-density printed board sa ilalim ng normal na mga pangyayari upang matugunan ang mga kinakailangan sa pagsubok ng mass production?
Sa pangkalahatan, kung ang software ay awtomatikong bumubuo ng mga punto ng pagsubok upang matugunan ang mga kinakailangan sa pagsubok ay depende sa kung ang mga detalye para sa pagdaragdag ng mga punto ng pagsubok ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng kagamitan sa pagsubok. Bilang karagdagan, kung ang mga kable ay masyadong siksik at ang mga patakaran para sa pagdaragdag ng mga punto ng pagsubok ay mahigpit, maaaring walang paraan upang awtomatikong magdagdag ng mga punto ng pagsubok sa bawat linya. Siyempre, kailangan mong manu-manong punan ang mga lugar na susuriin.

7. Makakaapekto ba ang pagdaragdag ng mga test point sa kalidad ng mga high-speed signal?
Kung makakaapekto ba ito sa kalidad ng signal ay depende sa paraan ng pagdaragdag ng mga test point at kung gaano kabilis ang signal. Karaniwan, ang mga karagdagang punto ng pagsubok (huwag gamitin ang umiiral na via o DIP pin bilang mga punto ng pagsubok) ay maaaring idagdag sa linya o hilahin ang isang maikling linya mula sa linya.
Ang una ay katumbas ng pagdaragdag ng isang maliit na kapasitor sa linya, habang ang huli ay isang karagdagang sangay. Ang parehong mga kundisyong ito ay makakaapekto sa high-speed signal nang higit pa o mas kaunti, at ang lawak ng epekto ay nauugnay sa dalas ng bilis ng signal at ang gilid ng rate ng signal. Ang magnitude ng epekto ay maaaring malaman sa pamamagitan ng simulation. Sa prinsipyo, mas maliit ang punto ng pagsubok, mas mabuti (siyempre, dapat itong matugunan ang mga kinakailangan ng tool sa pagsubok) mas maikli ang sangay, mas mabuti.