Elektronisches Design - Zehn wichtige Wissensaustausch im Zusammenhang mit Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

In der Studie von Hochgeschwindigkeits-PCB Design, Es gibt viele Wissenspunkte, die verstanden und gemeistert werden müssen, wie gemeinsame Signalintegrität, Reflexion, Übersprechen, Stromrauschen, Filtern und so weiter. Dieser Artikel wird zehn wichtige Kenntnisse im Zusammenhang mit Hochgeschwindigkeits-PCB Design mit Ihnen, Ich hoffe, Ihnen beim Lernen helfen zu können.

Signalintegrität

Signalintegrität (SI) bezieht sich auf die Qualität des Signals entlang des Übertragungsweges, der gewöhnlicher Metalldraht, optische Geräte oder andere Medien sein kann.

Ein einfacher Leiter kann Signale über kurze Distanzen und mit niedrigen Bitraten zuverlässig übertragen.

Wenn jedoch ein Langstreckensignal mit hoher Bitrate mehrere verschiedene Leiter durchläuft, können mehrere Effekte die Zuverlässigkeit des Signals verringern, so dass das System oder die Ausrüstung nicht richtig funktionieren können.

Mit der Zunahme der Ausgangsschaltgeschwindigkeit der integrierten Schaltung und der Leiterplattendichte ist die Signalintegrität zu einem der Probleme geworden, die beim Hochgeschwindigkeits-Digital-PCB-Design betroffen sein müssen.

Parameter von Komponenten und Leiterplatte, Layout von Komponenten auf Leiterplatte, Verdrahtung von Hochgeschwindigkeitssignal und andere Faktoren verursachen Signalintegritätsprobleme, die zu instabilem Betrieb des Systems führen oder gar nicht funktionieren.

Signalintegritätsprobleme umfassen hauptsächlich Klingeln, Übersprechen, Erdung Bounce, Schiefe, Signalverlust und Rauschen in der Stromversorgung.

Reflexion

Reflexion ist ein Echo auf einer Übertragungsleitung. Ein Teil der Signalleistung (Spannung und Strom) wird an die Leitung übertragen und erreicht die Last, aber ein Teil wird reflektiert.

Wenn die Quelle und die Last die gleiche Impedanz haben, tritt keine Reflexion auf. Eine Fehlanpassung der Impedanz zwischen der Quelle und der Last führt zu einer Online-Reflexion, wobei die Last einen Teil der Spannung zurück zur Quelle reflektiert.

Wenn die Lastimpedanz kleiner als die Quellimpedanz ist, ist die reflektierte Spannung negativ, und umgekehrt, wenn die Lastimpedanz größer als die Quellimpedanz ist, ist die reflektierte Spannung positiv.

Abweichungen in der Verdrahtungsgeometrie, falsche Kabelabschlüsse, Übertragung durch Steckverbinder und Unterbrechungen in der Leistungsebene können solche Reflexionen verursachen.

Übersprechen

Übersprechen ist die Kopplung zwischen zwei Signalleitungen. Die gegenseitige Induktivität und Toleranz zwischen Signalleitungen verursachen das Rauschen auf der Leitung.

Die kapazitive Kopplung führt zu gekoppeltem Strom, während die induktive Kopplung zu gekoppelter Spannung führt. Die Parameter der Leiterplattenschicht, der Abstand zwischen Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften von Antriebsende und Empfangsende und der Verbindungsmodus der Leitung haben alle einen bestimmten Einfluss auf Übersprechen.

Die charakteristische Impedanz

Um ein paar Begriffe zu verdeutlichen, sehen wir oft Impedanz, charakteristische Impedanz, momentane Impedanz, streng genommen, sie sind unterschiedlich, aber dennoch sind sie immer noch die grundlegende Definition von Impedanz:

Die Eingangsimpedanz des Anfangs der Übertragungsleitung wird als Impedanz bezeichnet.

Die momentane Impedanz, auf die das Signal jederzeit trifft, wird als momentane Impedanz bezeichnet.

Wenn die Übertragungsleitung eine konstante momentane Impedanz hat, wird sie die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung genannt.

Charakteristische Impedanz beschreibt die transiente Impedanz eines Signals, während es entlang einer Übertragungsleitung reist, was ein Hauptfaktor ist, der die Signalintegrität in einer Übertragungsleitungsschaltung beeinflusst.

Sofern nicht anders angegeben, wird die charakteristische Impedanz im Allgemeinen als Übertragungsleitungsimpedanz bezeichnet.

PS: Für Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs ist es unser Ziel, die Impedanz während der Signalübertragung so stabil wie möglich zu halten, die den ch halten muss

Charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung stabil.

Netzintegrität

Power Integrity (PI) wird verwendet, um zu überprüfen, ob Spannung und Strom an Quelle und Ziel des Netzteils Anforderungen erfüllen.

Stromintegrität ist in heutigen elektronischen Produkten sehr wichtig. Es gibt mehrere Ebenen der Leistungsintegrität: die Chipebene, die Chippaketebene, die Platinenebene und die Systemebene.

Unter ihnen sollte die Integrität der Stromversorgung auf Platinenebene die folgenden drei Anforderungen erfüllen:

Machen Sie die Spannungswelligkeit des Chippins kleiner als die Spezifikation (z.B. der Fehler zwischen Spannung und 1V ist kleiner als +/-50 mV)

Steuererdungsrückstufe (auch bekannt als synchrones Schaltrauschen SSN, synchroner Schaltausgang SSO)

Reduzieren Sie elektromagnetische Störungen (EMI) und bewahren Sie die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Das Power Distribution Network (PDN) ist ein Leiterplattenleiter und somit eine Antenne, die einfach zu senden und zu empfangen ist.

Das Geräusch der Stromversorgung

Leistungsrauschen ist eine Art elektromagnetische Störung, und sein übertragenes Rauschspektrum ist ungefähr 10kHz~30MHz, bis 150MHz.

Stromversorgungsgeräusche, insbesondere transiente Störgeräusche, seine steigende Geschwindigkeit, kurze Dauer, Hochspannungsschwingungsamplitude, lief

Die Domäne ist stark, Mikrocomputer und digitale elektrische Louie verursachen ernsthafte Störungen.

In Hochfrequenzschaltungen hat das Rauschen der Stromversorgung einen offensichtlichen Effekt auf das Hochfrequenzsignal. Daher ist die erste Anforderung an das Netzteil geräuscharm. Saubere Böden sind hier genauso wichtig wie sauberer Strom.

Der Filter

Wellenfilterung ist der Vorgang, um die spezifische Bandfrequenz des Signals herauszufiltern, und es ist eine wichtige Maßnahme, um Interferenzen zu unterdrücken und zu verhindern.

Parallelbus

Ein Bus ist ein gemeinsamer physischer Kanal für die Kommunikation zwischen zwei oder mehr Geräten. Es handelt sich um eine Sammlung von Signalkabeln und eine gemeinsame Verbindung zwischen mehreren Komponenten. Es wird verwendet, um Informationen zwischen Komponenten zu übertragen.

Bus kann in zwei Typen unterteilt werden: einer ist Parallelbus, der andere ist serieller Bus.

Parallelbus: Mehrere Daten können gleichzeitig übertragen werden, wie eine breite Straße, die es mehreren Autos ermöglicht, nebeneinander zu fahren, und es hat eine Zwei-Wege-Einteilung.

Serieller Bus

Serieller Bus: Es können nur eine Daten gleichzeitig übertragen werden, wie eine schmale Straße, die nur ein Auto fahren lässt. Daten müssen nacheinander übertragen werden, was wie eine lange Datenzeichenfolge aussieht, also wird es seriell genannt.

Topologie

Topologie bezieht sich auf die Form, in der jeder Standort im Netzwerk miteinander verbunden ist. Topologie im PCB-Design bezieht sich auf die Verbindungsbeziehung zwischen Chips.

Häufige Topologien umfassen Punkt-zu-Punkt, Daisy Chain, Remote Cluster, Stern usw.