7 điều bạn phải biết về cách bố trí mạch tốc độ cao

01
Bố trí nguồn điện liên quan

Các mạch kỹ thuật số thường yêu cầu dòng điện không liên tục, do đó dòng điện khởi động được tạo ra cho một số thiết bị tốc độ cao.

Nếu vệt nguồn rất dài, sự hiện diện của dòng điện khởi động sẽ gây ra nhiễu tần số cao và nhiễu tần số cao này sẽ được đưa vào các tín hiệu khác. Trong các mạch tốc độ cao, chắc chắn sẽ có điện cảm ký sinh, điện trở ký sinh và điện dung ký sinh, do đó nhiễu tần số cao cuối cùng sẽ được ghép với các mạch khác và sự hiện diện của điện cảm ký sinh cũng sẽ dẫn đến khả năng chịu được dấu vết. dòng điện tăng tối đa Giảm, từ đó dẫn đến sụt áp một phần, có thể làm mất mạch điện.

Vì vậy, việc bổ sung một tụ điện bypass phía trước thiết bị kỹ thuật số là điều đặc biệt quan trọng. Điện dung càng lớn thì năng lượng truyền bị giới hạn bởi tốc độ truyền, do đó, điện dung lớn và điện dung nhỏ thường được kết hợp để đáp ứng toàn bộ dải tần.

Tránh các điểm nóng: vias tín hiệu sẽ tạo ra các khoảng trống trên lớp nguồn và lớp dưới cùng. Do đó, việc bố trí vias không hợp lý có thể làm tăng mật độ dòng điện ở một số khu vực nhất định của nguồn điện hoặc mặt đất. Những khu vực có mật độ dòng điện tăng lên được gọi là điểm nóng.

Vì vậy, chúng ta phải cố gắng hết sức để tránh tình trạng này khi thiết lập vias, để tránh mặt phẳng bị tách ra, điều này cuối cùng sẽ dẫn đến các vấn đề về EMC.

Thông thường, cách tốt nhất để tránh các điểm nóng là đặt vias theo dạng lưới, sao cho mật độ dòng điện đồng đều và các mặt phẳng sẽ không bị cô lập cùng lúc, đường quay trở lại không quá dài và các vấn đề về EMC sẽ xảy ra. không xảy ra.

02
Phương pháp uốn của dấu vết

Khi đặt đường tín hiệu tốc độ cao, tránh làm cong đường tín hiệu càng nhiều càng tốt. Nếu bạn phải uốn cong đường vẽ, đừng vẽ đường đó ở góc nhọn hoặc góc vuông mà hãy sử dụng góc tù.

Khi đặt đường tín hiệu tốc độ cao, chúng ta thường sử dụng đường ngoằn ngoèo để đạt được độ dài bằng nhau. Đường ngoằn ngoèo tương tự thực chất là một dạng uốn cong. Tất cả các chiều rộng, khoảng cách và phương pháp uốn cong của dòng phải được lựa chọn hợp lý và khoảng cách phải đáp ứng quy tắc 4W/1,5W.

03
Khoảng cách tín hiệu

Nếu khoảng cách giữa các đường tín hiệu tốc độ cao quá gần sẽ dễ tạo ra nhiễu xuyên âm. Đôi khi, do cách bố trí, kích thước khung bo mạch và các lý do khác, khoảng cách giữa các đường tín hiệu tốc độ cao của chúng ta vượt quá khoảng cách yêu cầu tối thiểu, khi đó chúng ta chỉ có thể tăng khoảng cách giữa các đường tín hiệu tốc độ cao càng nhiều càng tốt ở gần nút cổ chai. khoảng cách.

Trên thực tế, nếu đủ không gian, hãy cố gắng tăng khoảng cách giữa hai đường tín hiệu tốc độ cao.

03
Khoảng cách tín hiệu

Trên thực tế, nếu đủ không gian, hãy cố gắng tăng khoảng cách giữa hai đường tín hiệu tốc độ cao.

05
Trở kháng không liên tục

Giá trị trở kháng của một đường thường phụ thuộc vào độ rộng đường của nó và khoảng cách giữa đường đó và mặt phẳng tham chiếu. Dấu vết càng rộng thì trở kháng của nó càng thấp. Trong một số thiết bị đầu cuối giao diện và miếng đệm thiết bị, nguyên tắc này cũng được áp dụng.

Khi miếng đệm của thiết bị đầu cuối giao diện được kết nối với đường tín hiệu tốc độ cao, nếu miếng đệm đặc biệt lớn vào thời điểm này và đường tín hiệu tốc độ cao đặc biệt hẹp thì trở kháng của miếng đệm lớn nhỏ và phạm vi hẹp dấu vết phải có trở kháng lớn. Trong trường hợp này, sự gián đoạn trở kháng sẽ xảy ra và sự phản xạ tín hiệu sẽ xảy ra nếu trở kháng không liên tục.

Do đó, để giải quyết vấn đề này, một tấm đồng bị cấm được đặt dưới miếng đệm lớn của thiết bị đầu cuối giao diện hoặc thiết bị, và mặt phẳng tham chiếu của miếng đệm được đặt trên một lớp khác để tăng trở kháng nhằm làm cho trở kháng liên tục.

Vias là một nguồn gián đoạn trở kháng khác. Để giảm thiểu hiệu ứng này, nên loại bỏ lớp da đồng không cần thiết kết nối với lớp bên trong và lỗ xuyên qua.

Trên thực tế, loại hoạt động này có thể được loại bỏ bằng các công cụ CAD trong quá trình thiết kế hoặc liên hệ với nhà sản xuất xử lý PCB để loại bỏ lượng đồng không cần thiết và đảm bảo tính liên tục của trở kháng.

Cấm bố trí các via hoặc các thành phần trong cặp vi sai. Nếu vias hoặc các thành phần được đặt trong cặp vi sai, vấn đề EMC sẽ xảy ra và sự gián đoạn trở kháng cũng sẽ xảy ra.

Đôi khi, một số đường tín hiệu vi sai tốc độ cao cần được nối nối tiếp với các tụ điện ghép nối. Tụ ghép cũng cần được bố trí đối xứng, gói tụ ghép không được quá lớn. Nên sử dụng 0402, 0603 cũng được chấp nhận, tụ điện trên 0805 hoặc tụ điện cạnh nhau tốt nhất không nên sử dụng.

Thông thường, vias sẽ tạo ra sự gián đoạn trở kháng rất lớn, vì vậy đối với các cặp đường tín hiệu vi sai tốc độ cao, hãy cố gắng giảm vias và nếu bạn muốn sử dụng vias, hãy sắp xếp chúng đối xứng.

07
Chiều dài bằng nhau

Nói chung, trong một số giao diện tín hiệu tốc độ cao, chẳng hạn như xe buýt, cần phải xem xét lỗi thời gian đến và độ trễ thời gian giữa các đường tín hiệu riêng lẻ. Ví dụ, trong một nhóm xe buýt song song tốc độ cao, thời gian đến của tất cả các đường tín hiệu dữ liệu phải được đảm bảo trong một sai số độ trễ thời gian nhất định để đảm bảo tính nhất quán của thời gian thiết lập và thời gian giữ. Để đáp ứng nhu cầu này, chúng ta phải xem xét độ dài bằng nhau.

Đường tín hiệu vi sai tốc độ cao phải đảm bảo độ trễ thời gian nghiêm ngặt cho hai đường tín hiệu, nếu không thì khả năng liên lạc sẽ bị lỗi. Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu này, có thể sử dụng đường ngoằn ngoèo để đạt được độ dài bằng nhau, từ đó đáp ứng yêu cầu về độ trễ về thời gian.

Nói chung, đường ngoằn ngoèo nên được đặt ở nguồn bị mất độ dài, không phải ở đầu xa. Chỉ tại nguồn, các tín hiệu ở đầu dương và âm của đường vi sai mới có thể được truyền đồng bộ trong hầu hết thời gian.

Nếu có hai dấu vết bị uốn cong và khoảng cách giữa hai dấu vết đó nhỏ hơn 15 mm thì việc mất chiều dài giữa hai dấu vết đó sẽ bù đắp cho nhau tại thời điểm này, do đó không cần phải xử lý độ dài bằng nhau vào lúc này.

Đối với các phần khác nhau của đường tín hiệu vi sai tốc độ cao, chúng phải có độ dài độc lập bằng nhau. Vias, tụ điện ghép nối tiếp và thiết bị đầu cuối giao diện đều là các đường tín hiệu vi sai tốc độ cao được chia thành hai phần, vì vậy hãy đặc biệt chú ý vào thời điểm này.

Phải có cùng độ dài riêng biệt. Bởi vì rất nhiều phần mềm EDA chỉ chú ý đến việc liệu toàn bộ hệ thống dây điện có bị mất trong DRC hay không.

Đối với các giao diện như thiết bị hiển thị LVDS, sẽ có một số cặp vi sai cùng một lúc và yêu cầu về thời gian giữa các cặp vi sai nói chung là rất nghiêm ngặt và yêu cầu về độ trễ thời gian đặc biệt nhỏ. Do đó, đối với các cặp tín hiệu vi sai như vậy, chúng ta thường yêu cầu chúng phải nằm trong cùng một mặt phẳng. Hãy bồi thường. Bởi vì tốc độ truyền tín hiệu của các lớp khác nhau là khác nhau.

Khi một số phần mềm EDA tính toán độ dài của dấu vết, dấu vết bên trong bảng cũng sẽ được tính toán trong phạm vi độ dài. Nếu việc bù độ dài được thực hiện vào thời điểm này, kết quả thực tế sẽ mất độ dài. Vì vậy lúc này hãy đặc biệt chú ý khi sử dụng một số phần mềm EDA.

Bất cứ lúc nào, nếu có thể, bạn phải chọn định tuyến đối xứng để tránh phải thực hiện định tuyến ngoằn ngoèo với độ dài bằng nhau.

Nếu không gian cho phép, hãy thử thêm một vòng lặp nhỏ ở nguồn của đường vi sai ngắn để đạt được mức bù, thay vì sử dụng đường ngoằn ngoèo để bù.