Elektronisches Design - SI-Analyse in PCB Design Backplane Stecker und Prozess

1. Steckverbinder für Leiterplatten-Backplane Design

PCB-Backplane-Steckverbinder (Backplane-Steckverbinder) ist eine Art Steckverbinder, der häufig in großen Kommunikationsgeräten, Ultra-Hochleistungsservern und Supercomputern, Industriecomputern und High-End-Speichergeräten verwendet wird. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Tochterkarte und die Backplane anzuschließen. Eine vertikale 90° Struktur wird zwischen der Einzelplatine und der Backplane gebildet, um Hochgeschwindigkeits-Differenzsignale (Differenzsignal) oder Single-End-Signale (Single-End-Signal) und große Ströme zu übertragen.

Der 2mm HM Stecker ist ein Kopf-zu-Ende Spleiß Design. Es gibt verschiedene Typen wie A, B, C usw. Die beiden Funktionsblöcke im A-Typ haben die Funktion der Führung und Positionierung (Positionierung mit dem Stecker auf der Platine), was verhindern kann, dass die falsche Richtung eingeführt wird. Typ B hat überhaupt keine Positionierfunktion, und Typ C als Spleißende hat partielle Positionierfunktionen, wie in der Abbildung unten gezeigt. Bei der Verwendung einer Steckverbindergruppe oder eines einzelnen Steckers muss das Problem der Steckerposition berücksichtigt werden. 2mm Steckverbinder haben zwei Arten: Zwischensäulenschirmung und Schalenschirmung. Bei tatsächlicher Verwendung des Steckers sollte die Auswahl auf der Grundlage der Anordnung des Massepunkt-Signals und der Abschirmungsanforderungen berücksichtigt werden; Aus Sicht der EMV ist es am besten, eine geschirmte Schale zu wählen. Darüber hinaus gibt es HS3-Steckverbinder speziell für die Hochgeschwindigkeitssignalübertragung. Die Abschirmung zwischen den Pins und Signalen wurde bei der Gestaltung der Steckverbinder berücksichtigt. Das Übersprechen, das von den Steckern während der Hochgeschwindigkeitssignalübertragung erzeugt wird, ist klein, und die Nutzungsrate der Signalpins ist auch höher, aber der Preis ist teurer.

Im Prinzip ist das Modell des Steckers das Modell der Übertragungsleitung, aber die Signalübertragung bezieht sich nicht auf die Erdungsebene, und der Rückweg wird durch den Erdungsstift gebildet. Es müssen viele Signalleitungen vorhanden sein, die eine Masseschleife teilen, so dass die Leitungsstörungen, die durch das Übersprechen des Steckers verursacht werden, beachtet werden müssen.

Bestimmen Sie für die Anordnung des Steckerpins zuerst die Signalverteilung und weisen Sie die Signal-, Strom- und Massepositionen und -nummern vernünftigerweise zu. Das Prinzip besteht darin, Übersprechen zu reduzieren, Strahlung zu reduzieren und die Erdschleife sicherzustellen. Am besten ist es, einen Rückweg in der Nähe jedes Signalpins zu haben. Die Signalleitung wird durch den Massepunkt von anderen Signalen getrennt. Unter Berücksichtigung des elektrischen Steckers ist für den 2mm HM-Stecker der Erdungsstift länger als der Stromstift, und der längere Stift wird als der Erdungs- und Stromanschlussstift zugewiesen. Es wird empfohlen, den Erdstift und das Signal zu verwenden. Die Nadeln sind in einem Pflaumenblütenmuster angeordnet, versetzt entsprechend der Hochgeschwindigkeitssignal- und Erdnadelpositionen angeordnet, um Übersprechen zu reduzieren.

Zweitens die SI-Analyse im PCB-Designprozess

Integrität des PCB-Signals ist kein neues Phänomen, aber es erhielt nicht viel Aufmerksamkeit in den frühen Tagen des digitalen Feldes. Mit der Entwicklung der Informationstechnologie und dem Aufkommen des Internetzeitalters, Menschen müssen durch verschiedene Hochgeschwindigkeits-digitale Kommunikation kommunizieren/Computersysteme. In diesem riesigen Markt, Signalintegritätsanalyse spielt eine immer entscheidendere Rolle bei der Gewährleistung des zuverlässigen Betriebs dieser elektronischen Produktsysteme. Ohne Vor-SI-Leitlinien, Der Prototyp darf sich immer auf dem Prüfstand befinden. Ohne SI-Überprüfung nach Verkabelung, Das Produkt kann in der Anwendung schief gehen. SI-Analyse durchläuft den gesamten Prozess des Hochgeschwindigkeitsdesigns und ist eng mit jedem Designschritt integriert. Im Allgemeinen, SI-Analyse hat zwei Zustände: Analyse vor der Verdrahtung und Analyse nach der Verdrahtung.

Vor dem Leiterplattenrouting kann SI-Analyse verwendet werden, um I/O-Technologie, Taktverteilung, Chippakettyp, Gerätetyp, Schichtstapel, Pin-Zuordnung, Netzwerktopologie, Terminierungsstrategie usw. SI-Analyse berücksichtigt umfassend eine Vielzahl von Designparametern, und das resultierende Schema wird als Gerät verwendet

Die Layout- und Routinganweisungen gewährleisten die Signalintegrität des physischen Layouts. Es folgt den Lärm- und Timing-Anforderungen. Die SI-Analyse reduziert wiederholte Entwurfs- und Platzierungs-/Verdrahtungsnacharbeiten und reduziert so Designzyklen.

Nach dem Leiterplattenrouting kann die SI-Analyse die Richtigkeit der SI-Designrichtlinien und Designbeschränkungen überprüfen. Es prüft SI-Konflikte im aktuellen Design, wie reflektiertes Rauschen, Klingeln, Übersprechen und Ground Bounce. Gleichzeitig zeigt es das SI-Problem auf, das vor der Verdrahtung ignoriert wurde, da die Analyse nach der Verdrahtung auf der Realisierung physikalischer Layoutdaten basiert und nicht auf prognostizierten Daten oder Modellen. Kurz gesagt, es kann genauere Simulationsergebnisse erhalten.

Wenn die SI-Analyse während der gesamten PCB-Design Prozess, Ein zuverlässiges Hochleistungssystem kann schnell realisiert werden. In der Vergangenheit, Die physikalischen Entwürfe der Layoutingenieure waren lediglich mechanische Layouts für die mechanische Fertigung, und beinhaltete kaum ein Signal Integrity Design. Mit der rasanten Entwicklung elektronischer Systeme, Systemingenieure, die für die Entwicklung von Hardware verantwortlich sind, müssen nach und nach das Signalintegritätsdesign berücksichtigen, wie die Formulierung von Konstruktionsregeln und Verdrahtungsbeschränkungen. Normalerweise, Ihr Wissen in diesem Bereich stammt aus der Erfahrung früherer Produktdesigner, so dass sie die Natur der SI-Probleme nicht verstehen.

Angesichts dieser Art von Herausforderung sind professionelle SI-Ingenieure gefragt. Bei der Erwägung der Verwendung neuer Prozesse, wie neuer Geräte oder neuer Chipverpackungs- oder Kartonherstellungsprozesse, analysieren SI-Ingenieure die elektrischen Eigenschaften der Technologie aus dem SI-Aspekt und simulieren dann durch SI-Modellierungs- und Simulationssoftware, um Verdrahtungsrichtlinien zu formulieren. Diese SI-Werkzeuge sollten genau genug sein, um Verbindungen auf Vorlagenebene zu erstellen, wie Durchkontaktierungen, Spuren und planare Stapel. Gleichzeitig muss es über eine ausreichende Simulationsgeschwindigkeit verfügen, um zu analysieren, was passiert, wenn das Antriebs-/Lastmodell und die Beendigungsstrategie ausgewählt wird. Schließlich werden SI-Ingenieure eine Reihe von Konstruktionsregeln formulieren und diese an Konstrukteure und Verdrahtungsingenieure weitergeben. Dann muss der Konstrukteur (verantwortlich für das Gesamtsystem Design) sicherstellen, dass die Entwurfsregeln vollständig umgesetzt werden. Nachdem die Vorverdrahtung und das Layout der Platine abgeschlossen sind, kann eine Teilanalyse des Schlüsselnetzwerks durchgeführt und eine Nachverdrahtungsprüfung durchgeführt werden. Der SI-Analyseprozess umfasst viele verwandte Netzwerke, so dass die Simulationsgeschwindigkeit schnell sein muss, auch wenn sie möglicherweise nicht die von SI-Ingenieuren erwartete Genauigkeit erreicht. Einmal verdrahtet

PCB-Ingenieure erhalten das SI-Layout und die Routing-Regeln, sie können ein optimiertes physikalisches Design basierend auf diesen Einschränkungen erstellen und einen Bericht über SI-Konflikte im Routing-System erstellen. Für diese Konflikte arbeiten Verdrahtungsingenieure mit Konstrukteuren und Systemingenieuren zusammen, um diese SI-Probleme zu lösen.