Від PCB world, 19 березня 2021 р

Розробляючи друковану плату, ми часто стикаємося з різними проблемами, такими як узгодження імпедансу, правила електромагнітних перешкод тощо. У цій статті зібрані деякі запитання та відповіді, пов’язані з високошвидкісними друкованими платами, і я сподіваюся, що вона буде корисною для всіх.

1. Як розглянути відповідність імпедансу при розробці високошвидкісних схем дизайну друкованої плати?
При проектуванні високошвидкісних схем друкованих плат узгодження імпедансу є одним із елементів конструкції.Значення імпедансу має абсолютне відношення до методу підключення, наприклад, ходьба по поверхневому шару (мікросмужковий) або внутрішній шар (полоскова/подвійна смугова лінія), відстань від опорного шару (шар живлення або шар заземлення), ширина проводки, матеріал друкованої плати , тощо. Обидва впливатимуть на значення характеристичного опору траси.

Тобто значення імпедансу можна визначити лише після підключення.Як правило, програмне забезпечення для моделювання не може врахувати деякі умови розриву проводки через обмеження моделі схеми або використаного математичного алгоритму.У цей час на принциповій схемі можна зарезервувати лише деякі термінатори (термінатори), наприклад послідовний опір.Пом’якшує ефект розриву імпедансу траси.Справжнє вирішення проблеми полягає в тому, щоб намагатися уникнути розривів імпедансу під час проводки.

2. Якщо на друкованій платі є кілька цифрових/аналогових функціональних блоків, звичайним методом є розділення цифрової/аналогової землі.В чому причина?
Причина поділу цифрової/аналогової землі полягає в тому, що цифрова схема генеруватиме шум у живленні та землі під час перемикання між високим і низьким потенціалами.Величина шуму пов'язана зі швидкістю сигналу та величиною струму.

Якщо площина заземлення не розділена, а шум, створюваний схемою цифрової зони, великий, а ланцюги аналогової зони розташовані дуже близько, навіть якщо цифро-аналогові сигнали не перетинаються, земля все одно заважатиме аналоговому сигналу. шум.Тобто, цифрово-аналоговий метод без розділення можна використовувати лише тоді, коли область аналогової схеми знаходиться далеко від області цифрової схеми, яка генерує великий шум.

3. У високошвидкісному проектуванні друкованої плати, які аспекти розробник повинен враховувати правила електромагнітної сумісності та електромагнітних перешкод?
Загалом, при розробці електромагнітних завад та електромагнітної сумісності (EMI/EMC) необхідно одночасно враховувати аспекти випромінювання та кондуктивності.Перший відноситься до високочастотної частини (>30 МГц), а другий – до нижчої (<30 МГц).Тож ви не можете просто звернути увагу на високу частоту та ігнорувати низькочастотну частину.

Хороший дизайн EMI/EMC повинен враховувати розташування пристрою, розміщення стека друкованих плат, важливий метод підключення, вибір пристрою тощо на початку макета.Якщо заздалегідь немає кращої домовленості, це буде вирішено пізніше.Це дозволить отримати вдвічі більше результату з половиною зусиль і збільшити вартість.

Наприклад, розташування тактового генератора не повинно бути максимально близьким до зовнішнього роз'єму.Високошвидкісні сигнали повинні максимально надходити на внутрішній рівень.Зверніть увагу на узгодження характеристичного імпедансу та безперервність опорного шару, щоб зменшити відбиття.Швидкість наростання сигналу, який надсилає пристрій, має бути якомога меншою, щоб зменшити висоту.Частотні компоненти, при виборі конденсаторів розв’язки/шунтування, зверніть увагу на те, чи відповідає їх частотна характеристика вимогам щодо зменшення шуму на площині живлення.

Крім того, зверніть увагу на зворотний шлях струму високочастотного сигналу, щоб зробити площу петлі якомога меншою (тобто опір петлі якомога меншим), щоб зменшити випромінювання.Земля також може бути розділена для контролю діапазону високочастотного шуму.Нарешті, правильно виберіть заземлення шасі між друкованою платою та корпусом.

4. Під час виготовлення плат друкованих плат, щоб зменшити перешкоди, чи повинен дріт заземлення мати замкнуту форму?
При виготовленні друкованих плат площа петлі зазвичай зменшується, щоб зменшити перешкоди.При укладанні грунтової лінії її не слід укладати в замкнутому вигляді, а краще розгалужувати у формі гілки, причому площа землі повинна бути максимально збільшена.

5. Як налаштувати топологію маршрутизації для покращення цілісності сигналу?
Такий напрямок мережевого сигналу є більш складним, оскільки для однонаправлених, двонаправлених сигналів і сигналів різних рівнів вплив топології є різним, і важко сказати, яка топологія є вигідною для якості сигналу.І коли виконується попереднє моделювання, то, яку топологію використовувати, дуже вимогливо до інженерів, вимагаючи розуміння принципів схеми, типів сигналів і навіть труднощів підключення.

6. Як впоратися з компонуванням і проводкою, щоб забезпечити стабільність сигналів понад 100 М?
Ключ до високошвидкісної проводки цифрового сигналу полягає в зменшенні впливу ліній передачі на якість сигналу.Тому компонування високошвидкісних сигналів понад 100 М вимагає, щоб траси сигналу були якомога коротшими.У цифрових схемах високошвидкісні сигнали визначаються часом затримки наростання сигналу.

Крім того, різні типи сигналів (такі як TTL, GTL, LVTTL) мають різні методи забезпечення якості сигналу.