PCB-Neuigkeiten - Vorsichtsmaßnahmen für das Design von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten für das PCB-Proofing

Ich habe kürzlich einen Brief über einen Artikel über PCB-charakteristische Impedanz geschrieben. Dieser Artikel erklärt, wie Veränderungen im Prozess dazu führen, dass sich die tatsächliche Impedanz ändert, und wie man genaue Feldlöser verwendet, um dieses Phänomen vorherzusagen. Ich habe in dem Brief darauf hingewiesen, dass auch wenn es keine Prozessänderung gibt, Andere Faktoren führen dazu, dass die tatsächliche Impedanz sehr unterschiedlich ist. Bei der Gestaltung Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten, Automatisierte Designwerkzeuge finden dieses unoffensichtliche, aber sehr wichtige Problem manchmal nicht. Allerdings, solange einige Maßnahmen in den frühen Schritten des Entwurfs ergriffen werden, dieses Problem kann vermieden werden. Ich nenne diese Technik "defensives Design".

PCB proofing stacking number problem
A good laminated structure is the best preventive measure for most signal integrity problems and EMC problems, und es ist auch die am meisten missverstandene von den Menschen. Hier spielen mehrere Faktoren eine Rolle, und ein guter Weg, ein Problem zu lösen, kann andere Probleme verschlimmern. Viele Systemdesign-Anbieter werden vorschlagen, dass es mindestens eine kontinuierliche Ebene in der Leiterplatte zur Steuerung der charakteristischen Impedanz und Signalqualität. Solange die Kosten erschwinglich sein können, das ist ein guter Vorschlag. EMV-Berater empfehlen oft, eine Bodenfüllung oder Bodenschicht auf die äußere Schicht zu legen, um elektromagnetische Strahlung und Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen zu kontrollieren. Dies ist auch unter bestimmten Bedingungen ein guter Vorschlag.
Allerdings, durch transiente Ströme, Diese Methode kann in einigen gängigen Designs problematisch sein. Erstens, Lassen Sie uns den einfachen Fall eines Paares von Leistungsebene betrachten/Masseebene: es kann als Kondensator gesehen werden .Es kann davon ausgegangen werden, dass die Leistungsschicht und die Bodenschicht die beiden Platten des Kondensators sind. Um einen größeren Kapazitätswert zu erhalten, it is necessary to move the two plates closer (distance D) and increase the dielectric constant (εr). Je größer die Kapazität, je niedriger die Impedanz, was wir wollen, weil es Geräusche unterdrücken kann. Egal wie die anderen Schichten angeordnet sind, Die Hauptstromschicht und die Bodenschicht sollten benachbart und in der Mitte des Stapels liegen. Wenn der Abstand zwischen der Leistungsschicht und der Bodenschicht groß ist, Es verursacht eine große Stromschleife und bringt viel Rauschen. Für eine 8-lagige Platte, placing the power layer on one side and the ground layer on the other side will cause the following problems:
1. Das größte Übersprechen. Aufgrund der Zunahme der gegenseitigen Kapazität, Das Übersprechen zwischen den Signalschichten ist größer als das Übersprechen der Schichten selbst.
2. Die größte Auflage. Strom fließt um die Leistungsebenen und parallel zum Signal, Eine große Menge Strom tritt in die Hauptleistungsebene ein und kehrt durch die Erdungsebene zurück. Die EMV-Eigenschaften verschlechtern sich aufgrund des Anstiegs des Umwälzstroms.
3. Verlust der Kontrolle über die Impedanz. Je weiter das Signal von der Steuerschicht entfernt ist, je geringer die Genauigkeit der Impedanzsteuerung durch andere Leiter um sie herum.
4. Weil es leicht ist, Lötkürze zu verursachen, es kann die Kosten des Produkts erhöhen.
Wir müssen einen Kompromiss zwischen Leistung und Kosten treffen. Aus diesem Grund, Ich bin hier, um darüber zu sprechen, wie man die digitale Leiterplatte um die besten SI- und EMV-Eigenschaften zu erhalten.
Die Verteilung jeder Schicht der Leiterplatte ist im Allgemeinen symmetrisch. Meiner bescheidenen Meinung nach, Es sollten nicht mehr als zwei Signalschichten nebeneinander platziert werden; sonst, die Kontrolle über SI wird weitgehend verloren gehen. Am besten platzieren Sie die internen Signalschichten symmetrisch paarweise. Es sei denn, einige Signale müssen mit SMT-Geräten verdrahtet werden, Wir sollten die Signalverdrahtung auf der äußeren Schicht minimieren.
Für Leiterplatten with more layers, Wir können diese Platzierungsmethode viele Male wiederholen .Es ist auch möglich, zusätzliche Leistungsschichten und Bodenschichten hinzuzufügen; solange sichergestellt ist, dass zwischen den beiden Leistungsschichten kein Paar Signalschichten vorhanden ist.
Die Verdrahtung von Hochgeschwindigkeitssignalen sollte in demselben Paar Signalschichten angeordnet sein; es sei denn, dieser Grundsatz muss durch den Anschluss von SMT-Geräten verletzt werden. All traces of a signal should have a common return path (that is, the ground plane). There are two ideas and methods to judge what two layers can be regarded as a pair:
1. Stellen Sie sicher, dass die Rückmeldungen bei gleichen Abständen exakt gleich sind. Das bedeutet, dass die Signale symmetrisch auf beiden Seiten der inneren Masseebene geführt werden sollten. Der Vorteil davon ist, dass es einfach ist, die Impedanz und den Zirkulationsstrom zu steuern; Der Nachteil ist, dass es viele Vias auf der Bodenschicht gibt, und es gibt einige nutzlose Schichten.
2. Zwei Signalschichten benachbarter Verdrahtung. The advantage is that the vias in the ground layer can be controlled to a minimum (using buried vias); the disadvantage is that the effectiveness of this method is reduced for some key signals.
Ich benutze gerne die zweite Methode. Bevorzugt ist, dass der Masseanschluss für Elementantrieb- und Empfangssignale direkt mit der an die Signalverdrahtungsschicht angrenzenden Schicht verbunden werden kann. Als einfaches Verdrahtungsprinzip, the surface wiring width in inches should be less than one-third of the drive rise time in nanoseconds (for example, die Verdrahtungsbreite von Hochgeschwindigkeits-TTL is 1 inch).
Wenn es von mehreren Netzteilen mit Strom versorgt wird, Zwischen den Stromversorgungsdrähten muss eine Masseschicht gelegt werden, um sie zu trennen. Kein Kondensator bilden, um keine Wechselstromkupplung zwischen den Netzteilen zu verursachen.
Die oben genannten Maßnahmen zielen alle darauf ab, die Zirkulation und Übersprechen zu reduzieren., und die Impedanzsteuerungsfähigkeit stärken. Die Masseebene wird auch eine effektive EMV "Abschirmbox" bilden.. Unter der Prämisse der Berücksichtigung des Einflusses auf die charakteristische Impedanz, Die ungenutzte Fläche kann in eine Bodenschicht umgewandelt werden.