PCB-Neuigkeiten - Wie man vernünftige Verdrahtung im Leiterplattendesign anordnet

Ein ausgezeichnetes Leiterplattendesign muss alle Aspekte berücksichtigen, einschließlich der Realisierung von Schaltungsprinzipien und -funktionen, aber auch die elektrischen Eigenschaften von EMI, EMV, ESD, Signalintegrität usw., sowie die mechanische Struktur und die Wärmeableitung von Hochleistungschips. Dann betrachten Sie die Ästhetik der Leiterplatte. Dies ist auch in unserer Leiterplattenindustrie wichtig.

Bevor Sie anfangen, das PCB-Layout zu erkunden, können Sie verschiedene Regeln für das PCB-Layout in verschiedenen Nachschlagebüchern sehen. Auch wenn viele Regeln bis zu einem gewissen Grad die gleiche Konnotation haben, sind sie unterschiedlich. Es wird unterschiedliche Schwerpunkte in der eigentlichen Layoutpraxis geben und es wird sogar Konflikte zwischen Regeln geben. Beispiel: Regel eins ist, dass der Signalübertragungsweg so kurz wie möglich ist, und Regel zwei ist, dass Impedanzanpassung bei Hochfrequenzkabelungen erforderlich ist.

Wenn man das Layout des DDR MEMORY Buses betrachtet, ist es für den SOP verpackten MEMERY Chip unmöglich, Regel eins für alle TRACKs zu implementieren. Der richtige Ansatz besteht darin, alle TRACKs in relativ kurzer Zeit unter der Bedingung der Gesamtbetrachtung der Impedanzanpassung zu implementieren. Daher wird die Inkompatibilität zwischen den Regeln in der tatsächlichen Verdrahtung dazu führen, dass die Leser diese Regeln bewusst und effektiv im Verdrahtungsprozess verwenden, um alle Arten von Zweifeln zu erzeugen und sogar mit Verlust in diese oder jene Art von allgemeinen Regeln fallen. Dies muss betont werden – die verschiedenen Verdrahtungsregeln sind nur Richtlinien, und der eigentliche Verdrahtungsprozess sollte mit kontinuierlichen Kompromissen kombiniert werden, um die größtmögliche Wirkung zu erzielen. Ich denke, solange Sie bewusst auf diese Regeln in der eigentlichen Verkabelung achten, wird es mehr oder weniger die Wirkung der Verkabelung unterstützen.

1.Analysieren Sie aus der Perspektive des gesamten Systems die Natur jedes Modulsignals und bestimmen Sie seine Position im gesamten System, um die Priorität des Moduls im Layout zu bestimmen und Routing ist von großer Bedeutung für das gesamte System, das den tatsächlichen Verdrahtungsprozess erfordert. In, die spezifische Verarbeitung jedes Moduls wird priorisiert.

Die allgemeinen Layoutregeln erfordern zu unterscheiden, ob das Modul eine analoge Schaltung oder eine digitale Schaltung ist, ob es sich um eine Hochfrequenzschaltung oder eine Niederfrequenzschaltung handelt, ob es sich um eine Hauptstörungsquelle oder ein empfindliches Schlüsselsignal usw. Daher ist es notwendig, die Eigenschaften jedes Modulsignals vor dem Layout sorgfältig zu analysieren, einschließlich Modulattribute, Funktionen, Stromversorgung, spezifische Signalfrequenz, Stromfluss, Stromintensität usw., um das Layout des Moduls auf der Leiterplatte zu bestimmen. Normalerweise, wenn die mechanische Struktur bestimmt wird, hat ein komplexes System N verschiedene Layoutmethoden, was einen Kompromiss einiger Regeln erfordert, um das optimale Layout aus der Perspektive des Systems zu finden.

Im digitalen Modul gibt es eine Uhr, wie die Uhr von SDRAM, und die Taktschaltung ist der Hauptfaktor, der EMV beeinflusst. Der größte Teil des Rauschens einer integrierten Schaltung hängt mit der Taktfrequenz und ihren mehrfachen Oberschwingungen zusammen. Wenn das CLOCK-Signal in Form einer Sinuswelle ist, wenn es nicht richtig behandelt wird, wird es “eine Störquelle dieser Frequenz oder ein Vielfaches dieser Frequenz zum System beitragen. Wenn das CLOCK-Signal in Form einer quadratischen Welle ist, wird es ein Rauschen zum System beitragen. Frequenzstörungsquelle verteilen. Gleichzeitig ist CLOCK immer noch ein störanfälliges Signal. Wenn CLOCK gestört wird, sind die Auswirkungen auf das digitale System vorstellbar. Daher ist das Taktschaltungsmodul ein Schlüsselmodul, und verschiedene Regeln werden im Layout- und Routingprozess Priorität eingeräumt.

Auch in vielen Embedded Hardware Systemen gibt es heutzutage verschiedene Interrupt Module. Zu den Unterbrechungs-Triggern gehören Pegel-Trigger und Kantentrigger. Einmal angetroffen wurde ein Interrupt, der als Anstiegskande-Trigger gesetzt wurde, kontinuierlich durch externe Interferenzen ausgelöst, was schließlich zu dem Phänomen führte, dass das RTOS blockiert wurde, weil es nicht verarbeitet werden konnte.

Analysieren Sie zwei einfache Schaltungslayouts nach diesem Prinzip. In einer Mobiltelefon-Hardware-Plattform, mit der ich in Kontakt kam, wird die Helligkeitsschaltung des Bildschirms realisiert, indem ein PWM-Signal mit verschiedenen Pulsbreiten und eine RC-Integrator-Schaltung verwendet wird, um verschiedene Hintergrundbeleuchtungsspannungen zu etablieren. Im Vergleich zu CLOCK hat das PWM-Signal in gewissem Sinne die gleiche Wirkung auf die EMI des gesamten Systems. Aber wenn Sie einige sorgfältig analysieren, sollten Sie wissen, dass, wenn das PWM-Signal des IC auf dem kürzesten Weg einen analogen Pegel erzeugt, bevor es auf die Leiterplatte übertragen wird, der Widerstand und die Kapazität so nah wie möglich an der PWM sind. Pin-Platzierung, so dass die Störung von PWM auf das System auf ein Minimum reduziert werden kann. Bei der Gestaltung der Handy-Hardware-Plattform sind der HF-Teil und der Audioteil der Kern des Systems, und die Verdrahtung dieser beiden Teile nimmt die absolute Kernposition ein und setzt sie bei der Verdrahtung in eine Prioritätsposition. Daher sind in der tatsächlichen Anordnung und Routing die Signalleitungen dieser beiden Module getrennt in einer Zwischenschicht angeordnet. und die Leistungsschicht und die Bodenschicht werden in der benachbarten Schicht verwendet, um sie zu schützen, und andere Module sind so weit wie möglich von diesen beiden Modulen entfernt, um Interferenzen zu vermeiden. Versuchen Sie außerdem, ein solches Detail zu berücksichtigen: Das Audiosignal mit einem sehr kleinen MIC-Eingang muss bis zu einem gewissen Grad verstärkt werden, bevor es an den AUDIO ADC eingegeben wird. Wir wissen, dass das Signal-Rausch-Verhältnis der Kanalübertragung im abstrakten Sinne ein Maß für die Auswirkung von Rauschen auf das System ist. Es kann querreferenziert werden, ein kleines Rauschen überredet den Kanal, bevor das Audiosignal verstärkt wird und das Audiosignal tritt in den Kanal ein, nachdem das Audiosignal verstärkt wurde. Wenn der Weg dieses Kanals nicht durch Bereiche mit starken Störquellen führen kann, wird empfohlen, das Audiosignal vor der Übertragung zu verstärken.

Beispielsweise ist der Bus eines komplexen Systems in der Regel mit einem Gerätetyp verbunden. Beispielsweise kann der I2C-Bus an 127-Slave-Geräte angeschlossen werden. In einigen Set-Top-Box-Hardware-Plattformen sind DEMODULATOR, TUNER und E2PROM normalerweise angeschlossen. Dies erfordert auch, dass verschiedene Geräte in der Häufigkeit der gemeinsamen Nutzung des Busses unterschieden werden, und die Geräte mit einer hohen Nutzungsfrequenz sollten in einer relativ wichtigen Position platziert werden. Beispielsweise verwendet die EMI-Schnittstelle auf der oben genannten QAMI5516-Plattform sowohl SDRAM als auch FLASH-Geräte. Basierend auf dem Verständnis des Systems setzt SDRAM den laufenden Code des Echtzeitbetriebssystems ein, und FLASH wird als Speichermedium verwendet. Während des Betriebs des Softwaresystems hat SDRAM mehr Lese- und Schreibvorgänge als FLASH, so dass der Verdrahtungsprozess zuerst durchgeführt werden sollte. Betrachten Sie den Speicherort von SDRAM.

2. Die Idee der Modularisierung und Strukturierung spiegelt sich nicht nur im Hardwareprinzipdesign wider, sondern spiegelt sich auch im Layout- und Routing-Effekt wider. Die heutigen Hardwareplattformen werden immer stärker integriert und das System wird immer komplexer. Natürlich ist es erforderlich, ob es sich um ein Hardware-Schaltplan handelt. Bei der Gestaltung des Leiterplattenlayouts werden nach wie vor modulare und strukturierte Designmethoden verwendet. Wenn Sie großen FPGAs oder CPLDs ausgesetzt waren, wissen Sie, dass das Design komplexer ICs zwangsläufig eine von oben nach unten modulare Konstruktionsmethode erfordert. Daher sollten Sie als Hardware-Ingenieur unter der Prämisse, die Gesamtarchitektur des Systems zu verstehen, zunächst bewusst modulare Designideen in das Schaltplan- und Leiterplattenverstellungsdesign integrieren. Zum Beispiel hat der Haupt-IC der Hardwareplattform der digitalen TV-Set-Top-Box QAMI5516 die folgenden Module: ST20: 32-Bit RISC CPU getaktet bei 180MHZ

PTI: TRANSPORT STREAM Verarbeitungseinheit DISPLAY: MPEG-2 Decodierung, Anzeigeverarbeitung Unit DEMODULATOR: QAM Demodulator MEMORY INTERFACE: Verschiedene MEMORY Interfaces, die von verschiedenen Anwendungssystemen benötigt werden STBUS: Datenkommunikationsbus jedes Moduls PERIPHERALS: UART, SMARTCARD, IIC, GPIO, PWM und andere gängige Peripheriegeräte AUDIO: Audioausgangsschnittstelle VEDIO: Der modulare Designprozess der Videoausgangsschnittstelle QAMI5516 erfordert nicht unbedingt, dass Hardwareingenieure alle Aspekte des Systems verstehen, aber es erfordert zwangsläufig, dass die Schnittstellenteile der verschiedenen IC-Module, die in tatsächlichen Anwendungen verwendet werden, als Subsystem betrachtet werden, wenn die Hardwareplattform entworfen wird. Verarbeitung: Beispielsweise sollten die Audioschaltung und die Videoschaltung während des Layouts und der Verdrahtung in einem ganzen Bereich durchgeführt werden. Dadurch wird nicht nur die Idee des modularen IC-Designs fortgesetzt, sondern erleichtert auch die physische Trennung von Leiterplatten bei Bedarf, reduziert die elektrische Kopplung zwischen verschiedenen Modulen und erleichtert das Debuggen des gesamten Systems. Wir wissen, dass es am einfachsten ist, Hardware-Debugging einzuchecken. Der Weg, mit Fehlern im Schaltungsprinzipdesign umzugehen, besteht darin, "Ihren Kopf und Ihre Füße zu behandeln", das heißt, in der oben genannten QAMI5516-Plattform, wenn es ein Problem mit dem Audioteil der Schaltung gibt, ist das erste, was zu tun ist, das Audiomodul zu überprüfen und zu überprüfen.

Die Idee der Modularisierung spiegelt sich auch in der Verdrahtung des Systembusses wider. Normalerweise wird der Bus in drei Typen unterteilt: CONCROL BUS, DATA BUS und ADDR BUS. Zum Beispiel verwendet das SMI im obigen QAMI5516 einen 16M SDRAM mit einer Arbeitsfrequenz von 100MHZ, was erfordert, dass diese Gruppe von Bussen zu einem Ganzen vereinheitlicht wird, um Impedanzanpassung während des Verdrahtungsprozesses zu berücksichtigen. Im eigentlichen Verdrahtungsprozess ist es unmöglich, diese Leitungen spärlich auszulegen.

Die Idee der Modularisierung ist auch förderlich für das Layout der Leiterplatte.

Die Idee der Modularisierung ist auch förderlich für die Erweiterung oder Modifikation der Funktionen des Hardware-Systems.

3. Achten Sie auf die Integrität der Stromversorgung und geben Sie der Verarbeitung von Strom- und Erdungskabeln im Layout und in der Verdrahtung Priorität. In jedem elektronischen System ist die Störung von Störquellen auf dem System nichts anderes als zwei Arten: eine ist Übertragung durch Leiter, und die andere ist durch Raum durch elektromagnetische Strahlung. Kopplung. In Niederfrequenzsystemen ist es vor allem der erste Weg. In Hochfrequenzsystemen ist ein wesentlicher Teil der Störursache die Übertragung durch Leiter. Unter ihnen ist das offensichtlichste, dass das vom IC erzeugte Geräusch das gesamte System durch Strom und Masse stört. Daher ist die Integrität der Stromversorgung oder die Qualität der Stromversorgung von entscheidender Bedeutung für die Störfestigkeit des gesamten Systems. Stromintegrität ist eigentlich ein Teil der Signalintegrität, aber angesichts der Bedeutung der Stromversorgung für alle Systeme, wird sie hier separat aufgeführt. Es sollte gesagt werden, dass es nicht einfach ist, dies in einem realen System zu tun. Es wird immer Geräusche unterschiedlicher Frequenzen im System geben. Im Schaltungsdesign und PCB-Layout und -Routing versucht es nur, das Rauschen verschiedener Frequenzen zu reduzieren und dadurch die Gesamtleistung des Rauschschutzes des Systems zu verbessern. Gleichzeitig besteht die Reduzierung des Rauschens des Systems in einem komplexen System nicht darin, den Wert von einem oder zwei Kondensatoren zu ändern, sondern auf die Akkumulation von Filtereffekten der Stromversorgung zu achten. Im Hardware-Design von Mobiltelefonen gibt es dedizierte PMUs, um jedes Modul zu verwalten und mit Strom zu versorgen, aber die PMUs sind alle von VBAT. Es ist unmöglich, sich vorzustellen, dass, wenn die Stromversorgung eines empfindlichen Audio-OP-Verstärkers nicht gefiltert wird und direkt von VBAT übernommen wird, oder, wie die Schaltung, die SDRAM versorgt, es nicht gefiltert wird. Und das Schaltrauschen dieses Teils der digitalen Schaltung darf die gesamte VBAT verschmutzen. Was sind die Folgen?

Wenn ausreichend auf die Netzintegrität geachtet wird, ist dieser Teil nach Kombination der Modularisierung und sorgfältigen Analyse jedes oben genannten Moduls relativ einfach zu handhaben. Die üblichen Regeln für IC-Netzteil VCC werden im Allgemeinen von Bypass-Kondensatoren und Entkopplungskondensatoren gehandhabt und versuchen, diese Kondensatoren nahe am Leistungseingang des IC zu halten, wenn Sie die Platine auslegen. Wenn Sie in einem anspruchsvollen System sind, können Sie auch einen LCCL-Schaltkreis für verschiedene empfindliche Frequenzen verwenden (schließen Sie eine Induktion oder eine magnetische Perle in Reihe, und einen Elektrolytkondensator und einen Keramikkondensator und dann einen kleinen Induktor in Reihe. Der spezifische Wert muss folgen Die entsprechende Frequenz wird bestimmt) Filterung. Ich habe verwendet, um ein kompliziertes System zu machen. Da es keinen Bypass-Kondensator an der Kernstromversorgung des DEMODULATORs gibt, ist die Bitfehlerrate des DEMODULATORs nach der Demodulation unerträglich. Für die Verarbeitung verschiedener GNDs im System ist es in der Regel erforderlich, den Rückweg des Stroms zu analysieren. Der Strom hat die Eigenschaft, immer den Rückweg mit der geringsten Impedanz auszuwählen. Dies ist ein Kernprinzip, das durch die Tatsache verstanden werden kann, dass es ein Muster der "Kupferverlegung" in der Leiterplattenverkabelung gibt. "Pflasterkupfer" wird oft auf dem Netzwerk-GND verwendet. Alle digitalen Signale können in eine einfachste Gate-Level-Schaltung abstrahiert werden. GND ist auch ein Teil des Signalrücklaufpfades. GND soll die Gesamtimpedanz auf dem Signalweg durch "Kupferverlegung" verringern. Auch "Nah-Erdung" und "Minimierung der Erdungsimpedanz" basieren auf solchen Überlegungen.

Das obige ist die Einführung einer angemessenen Verdrahtung im Leiterplattendesign. Ipcb wird auch Leiterplattenherstellern und Leiterplattenherstellungstechnologie zur Verfügung gestellt.