PCB-Neuigkeiten - So stellen Sie die Sicherheit von Leiterplatten in Hochgeschwindigkeits-DSP-Systemen sicher

So stellen Sie die Sicherheit von Leiterplatten in Hochgeschwindigkeits-DSP-Systemen sicher

Mit der schnellen Entwicklung der Mikroelektronik-Technologie weist das Design seiner PCB-Leiterplatte völlig andere Verhaltensmerkmale als Low-Speed-Design auf, das heißt, Signalintegritätsprobleme, verschärfte Störprobleme, elektromagnetische Kompatibilitätsprobleme und so weiter.

Die Methode zur Lösung dieser Probleme hängt hauptsächlich vom Schaltungsdesign ab. Daher ist die Designqualität der Leiterplatte sehr wichtig und nur so lässt sich das optimale Designkonzept in die Realität umsetzen. Im Folgenden werden einige Probleme diskutiert, die beim Zuverlässigkeitsdesign von Leiterplatten in Hochgeschwindigkeits-DSP-Systemen beachtet werden sollten.

Das erste, was beim Leiterplattendesign eines Hochgeschwindigkeits-DSP-Systems berücksichtigt werden muss, ist das Netzteildesign. Im Stromversorgungsentwurf werden die folgenden Methoden normalerweise verwendet, um Signalintegritätsprobleme zu lösen.

Betrachten Sie die Entkopplung von Strom und Boden

Mit der Erhöhung der DSP-Betriebsfrequenz neigen DSP und andere IC-Komponenten dazu, miniaturisiert und dicht verpackt zu werden. In der Regel werden mehrschichtige Platinen beim Schaltungsdesign berücksichtigt. Es wird empfohlen, dass sowohl Strom als auch Masse eine dedizierte Schicht und für mehrere Stromquellen verwenden können. Beispielsweise unterscheidet sich die DSP-I/O-Netzspannung von der Kernnetzversorgungsspannung, und zwei verschiedene Versorgungsschichten können verwendet werden. Wenn die hohen Verarbeitungskosten der Mehrschichtplatine berücksichtigt werden, kann eine spezielle Schicht für mehr Verdrahtung oder relativ kritische Netzteile verwendet werden. Die Stromversorgung kann genauso wie die Signalleitung geführt werden, aber die Breite der Leitung muss ausreichend sein.

Unabhängig davon, ob die Leiterplatte eine dedizierte Masseschicht und Leistungsschicht hat, muss eine bestimmte und vernünftig verteilte Kapazität zwischen der Stromversorgung und der Masse hinzugefügt werden. Um Platz zu sparen und die Anzahl der Durchgangslöcher zu reduzieren, wird empfohlen, mehr Chipkondensatoren zu verwenden. Der Chipkondensator kann auf der Rückseite der Leiterplatte, also der Lötfläche, platziert werden. Der Chipkondensator wird mit einem breiten Draht an das Durchgangsloch angeschlossen und durch das Durchgangsloch mit der Stromversorgung und der Masse verbunden.

Separate analoge und digitale LeistungsplaneHochgeschwindigkeits- und hochpräzise analoge Komponenten reagieren empfindlich auf digitale Signale. Zum Beispiel verstärkt der Verstärker das Schaltrauschen, um es nahe am Pulssignal zu machen, so dass die analogen und digitalen Teile der Platine, die Leistungsschicht im Allgemeinen getrennt werden muss.

Empfindliche Signale isolierenEinige empfindliche Signale (z. B. Hochfrequenzwerke) sind besonders empfindlich gegenüber Störgeräuschen, und für sie müssen hochgradige Isolationsmaßnahmen ergriffen werden. Die Hochfrequenz-Uhr (eine Uhr über 20MHz oder eine Uhr mit einer Flip-Zeit von weniger als 5ns) muss eine Massedraht-Eskorte haben, die Taktlinienbreite sollte mindestens 10 Mils betragen und die Begleiterdrahtbreite sollte mindestens 20 Mils betragen. Das Loch ist in gutem Kontakt mit dem Boden, und jede 5cm wird gestanzt, um sich mit dem Boden zu verbinden; Ein 22Ω～220Ω Dämpfungswiderstand muss in Reihe auf der Taktsendeseite angeschlossen werden. Die Störungen, die durch das Signalrauschen dieser Leitungen verursacht werden, können vermieden werden.

Software- und Hardware-Anti-Interferenz-Design Im Allgemeinen werden Hochgeschwindigkeits-DSP-Anwendungssystem-Leiterplatten von Benutzern entsprechend den spezifischen Anforderungen des Systems entworfen. Aufgrund begrenzter Konstruktionsfähigkeiten und Laborbedingungen, wenn perfekte und zuverlässige Anti-Interferenzmaßnahmen nicht ergriffen werden, sobald die Arbeitsumgebung nicht ideal ist, gibt es elektromagnetische Interferenzen, die dazu führen, dass der DSP-Programmfluss gestört wird. Wenn der normale Funktionscode des DSP nicht wiederhergestellt werden kann, läuft das Programm ab oder stürzt ab und einige Komponenten können sogar beschädigt werden. Es sollte darauf geachtet werden, entsprechende Interferenzmaßnahmen zu treffen.

Hardware-Anti-Jamming-DesignDie Hardware-Anti-Interferenz-Effizienz ist hoch. Wenn Systemkomplexität, Kosten und Volumen erträglich sind, wird das Hardware-Anti-Interferenz-Design bevorzugt. Häufig verwendete Hardware-Anti-Jamming-Technologien können wie folgt zusammengefasst werden:

(1) Hardwarefilterung: RC-Filter kann alle Arten hochfrequenter Störsignale stark abschwächen. Zum Beispiel kann die Störung von "Grat" unterdrückt werden.

(2) Angemessene Erdung: Angemessener Entwurf des Erdungssystems. Bei digitalen und analogen Hochgeschwindigkeitsschaltsystemen ist es sehr wichtig, eine niederohmige, großflächige Erdungsschicht zu haben. Die Bodenschicht kann nicht nur einen niederohmigen Rückweg für hochfrequente Ströme bereitstellen, sondern auch EMI und RFI verkleinern und hat auch eine abschirmende Wirkung auf externe Störungen. Trennen Sie die analoge Masse von der digitalen Masse während des PCB-Designs.

(3) Abschirmungsmaßnahmen: Wechselstrom, Hochfrequenzleistung, Hochspannungsausrüstung und elektrische Funken, die durch Lichtbögen erzeugt werden, erzeugen elektromagnetische Wellen und werden zu Geräuschquellen elektromagnetischer Störungen. Metallschalen können verwendet werden, um die oben genannten Geräte zu umgeben und zu erden. Die Störung, die durch elektromagnetische Induktion verursacht wird, ist sehr effektiv.

(4) Photoelektrische Isolation: Photoelektrische Isolatoren können gegenseitige Interferenzen zwischen verschiedenen Leiterplatten effektiv vermeiden. Hochgeschwindigkeits-photoelektrische Isolatoren werden häufig in der Schnittstelle von DSP und anderen Geräten (wie Sensoren, Schalter, etc.) verwendet.

Entwurf der Wärmeableitung

Um die Wärmeableitung zu erleichtern, ist die Leiterplatte am besten alleine zu installieren, und der Plattenabstand sollte größer als 2cm sein. Achten Sie gleichzeitig auf die Layoutregeln der Komponenten auf der Leiterplatte. In horizontaler Richtung werden Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Kante der Leiterplatte platziert, um den Wärmeübertragungsweg zu verkürzen; In vertikaler Richtung werden Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Oberseite der Leiterplatte platziert, um ihre Auswirkungen auf die Temperatur anderer Komponenten zu reduzieren. Bauteile, die temperaturempfindlicher sind, sollten so weit wie möglich in Bereichen mit relativ niedriger Temperatur platziert werden und sollten nicht direkt über Geräten platziert werden, die große Wärmemengen erzeugen.

In den verschiedenen Designs von Hochgeschwindigkeits-DSP-Anwendungssystemen hängt die Transformation eines perfekten Designs von der Theorie in die Realität von hochwertigen Leiterplatten ab. Erhöhen, wie die Qualität des Signals zu verbessern ist sehr wichtig. Ob die Leistung des Systems gut ist, ist daher untrennbar mit der Qualität der Leiterplatte des Designers verbunden.

Auslegung der elektromagnetischen Verträglichkeit

Elektromagnetische Verträglichkeit bezieht sich auf die Fähigkeit elektronischer Geräte, normal in einer komplexen elektromagnetischen Umgebung zu arbeiten. Der Zweck des elektromagnetischen Kompatibilitätsdesigns ist es, elektronische Geräte zu ermöglichen, alle Arten von externen Störungen zu unterdrücken, aber auch, die elektromagnetischen Störungen elektronischer Geräte auf andere elektronische Geräte zu reduzieren. In der eigentlichen Leiterplatte gibt es mehr oder weniger elektromagnetische Störphänomene, das heißt Übersprechen zwischen benachbarten Signalen. Die Größe des Übersprechens hängt von der verteilten Kapazität und der verteilten Induktivität zwischen den Schleifen ab. Um diese Art gegenseitiger elektromagnetischer Störungen zwischen Signalen zu lösen, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:

Wählen Sie eine vernünftige Drahtbreite

Die Schlagstörung, die durch den transienten Strom auf den gedruckten Leitungen erzeugt wird, wird hauptsächlich durch die Induktivität der gedruckten Drähte verursacht, und ihre Induktivität ist proportional zur Länge der gedruckten Drähte und umgekehrt proportional zur Breite. Daher ist die Verwendung von kurzen und breiten Drähten vorteilhaft, um Interferenzen zu unterdrücken. Taktleitungen und Bustreiber-Signalleitungen haben oft große transiente Ströme, und ihre gedruckten Drähte sollten so kurz wie möglich sein. Für diskrete Komponentenschaltungen beträgt die gedruckte Drahtbreite etwa 1.5mm, um die Anforderungen zu erfüllen; Bei integrierten Schaltungen wird die Leiterbreite zwischen 0,2mm～1,0mm gewählt.

Es nimmt eine tic-tac-toe Netzwerkverdrahtungsstruktur an.

Die spezifische Methode besteht darin, horizontal auf der ersten Schicht der Leiterplatte und vertikal auf der nächsten Schicht zu verdrahten.