PCB-Neuigkeiten - Fragen und Antworten zur Hochgeschwindigkeit ​​ PCB Design Konzepte

Zu tun High-Speed PCB Design, Sie müssen zuerst die folgenden Grundbegriffe verstehen, die die Grundlage bilden.

1. What is electromagnetic interference (EMI) and electromagnetic compatibility (EMC)?
((Elektromagnetische Störung)), Es gibt zwei Arten von leitungsgeleiteten und abgestrahlten Störungen. Conducted interference refers to the coupling (interference) of signals on one electrical network to another electrical network through a conductive medium. Radiated interference refers to the interference source coupling (interference) its signal to another electrical network through space. In Hochgeschwindigkeits-PCB und Systemdesign, Hochfrequenzsignalleitungen, Stifte für integrierte Schaltungen, verschiedene Steckverbinder, etc. können zu Strahlungsstörungsquellen mit Antenneneigenschaften werden, die elektromagnetische Wellen aussenden und andere Systeme oder andere Teilsysteme des Systems beeinflussen können. normale Arbeit.
Seit dem Aufkommen der Lärmreduzierungstechnologie in elektronischen Systemen Mitte der 1970er Jahre, Es ist vor allem der US Federal Communications Commission in den 1990er Jahren und der Europäischen Union in 1992 zu verdanken, dass Verordnungen für kommerzielle digitale Produkte vorgeschlagen wurden.. Diese Vorschriften verpflichten Unternehmen, sicherzustellen, dass ihre Produkte der strengen magnetischen Empfindlichkeit entsprechen. Und Leitlinien einführen. Products that comply with these regulations are called EMC (Electromagnetic Compatibility).

2.Was ist Signalintegrität??
Signalintegrität bezieht sich auf die Qualität des Signals auf der Signalleitung. Ein Signal mit guter Signalintegrität bedeutet, dass es den Wert des Spannungspegels hat, der bei Bedarf erreicht werden muss. Schlechte Signalintegrität wird nicht durch einen einzigen Faktor verursacht, aber durch mehrere Faktoren im Board-Level Design. Zu den wichtigsten Signalintegritätsproblemen gehören Reflexion, Schwingung, Ground Bounce, Übersprechen, etc.
Common signal integrity problems and solutions
problem
Possible Causes
Solution
Other solutions
Overshoot
Terminal impedance mismatch
Terminal termination
Use a drive source with a slow rise time
The DC voltage level is not good
Online load is too large
Replace DC load with AC load
Terminate at the receiving end, rewire or check the ground plane
Excessive crosstalk
Too much coupling between lines
Use a send driver with a slow rise time
Use a drive source that can provide a larger drive current
Too much time delay
Transmission line distance is too long
Replace or renew the line, check the serial termination
Use the driving source of impedance matching, change the wiring strategy
oscillation
Impedance mismatch
Connect the damping resistor in series when sending off

3.Was ist Reflexion?
Die Reflexion ist das Echo auf der Übertragungsleitung. Part of the signal power (voltage and current) is transmitted to the line and reaches the load, aber ein Teil wird reflektiert. Wenn das Quellende und das Lastende die gleiche Impedanz haben, Reflexion wird nicht auftreten.
Die Impedanzanpassung zwischen der Quelle und der Last verursacht Reflexionen auf der Leitung, und die Last reflektiert einen Teil der Spannung zurück zur Quelle. Wenn die Lastimpedanz kleiner als die Quellimpedanz ist, die reflektierte Spannung ist negativ. Im Gegenteil, wenn die Lastimpedanz größer als die Quellimpedanz ist, die reflektierte Spannung ist positiv. Variationen von Faktoren wie Verdrahtungsgeometrie, falscher Kabelabschluss, Übertragung über Steckverbinder, und Unterbrechungen in der Leistungsebene können alle solche Reflexionen verursachen.

4. Was ist Übersprechen?
Übersprechen ist die Kopplung zwischen zwei Signalleitungen, und die gegenseitige Induktivität und gegenseitige Kapazität zwischen den Signalleitungen verursachen Rauschen auf der Leitung. Kapazitive Kopplung induziert Kopplungsstrom, und induktive Kupplung induziert Kupplungsspannung. Die Parameter der Leiterplattenschicht, der Abstand der Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften des Antriebsenden und des Empfangsenden, und die Leitungsabschlussmethode haben alle einen bestimmten Einfluss auf das Übersprechen.

5. Was ist Über- und Unterschießen?
Überschuss ist der erste Peak oder Tal, der die eingestellte Spannung überschreitet – bei steigenden Kanten bezieht es sich auf die höchste Spannung und bei fallenden Kanten auf die niedrigste Spannung. Undershoot bezieht sich auf das nächste Tal oder Gipfel. Übermäßiger Überschuss kann dazu führen, dass die Schutzdiode funktioniert, führt zu vorzeitigem Versagen. Excessive Unterschießen can cause false clock or data errors (misoperation).

6. Was ist Klingeln und Rundung?
Das Phänomen der Oszillation ist wiederholtes Über- und Unterschießen. Signaloszillation und Umgebungsoszillation werden durch übermäßige Induktivität und Kapazität auf der Leitung verursacht. Die Schwingung gehört zum unterdämpften Zustand und die umgebende Schwingung zum unterdämpften Zustand. Signalintegritätsprobleme treten normalerweise in periodischen Signalen auf, wie Uhren. Oszillation und Surround Oszillation werden durch viele Faktoren wie Reflexion verursacht. Oszillation kann durch ordnungsgemäße Beendigung reduziert werden, aber es ist unmöglich, es vollständig zu beseitigen.

7. Was sind Ground Plane Bounce Noise und Return Noise?
Wenn es einen großen Stromstoß in der Schaltung gibt, it will cause ground plane bounce noise (referred to as ground bounce). Zum Beispiel, wenn eine große Anzahl von Chipausgängen gleichzeitig eingeschaltet wird, Ein großer transienter Strom fließt durch die Leistungsebene des Chips und der Platine., Die Induktivität und der Widerstand des Chippakets und der Leistungsebene verursachen Leistungsrauschen, which will produce voltage fluctuations and changes on the real ground plane (0V). Dieses Geräusch beeinflusst die Aktionen anderer Komponenten. Erhöhung der Lastkapazität, die Abnahme des Lastwiderstands, die Erhöhung der Erdinduktivität, und die Zunahme der Anzahl der Schaltgeräte zur gleichen Zeit wird alle zur Zunahme des Ground Bounce führen.
Due to the division of the ground plane (including power and ground), zum Beispiel, Die Grundebene wird in digitale Erde unterteilt, analoge Masse, Abschirmung Boden, etc., wenn das digitale Signal in den analogen Massebereich geht, Rücklaufgeräusche der Bodenebene werden erzeugt. Ähnlich, Die Leistungsschicht kann auch in 2 geteilt werden.5V, 3.3V, 5V, etc. Daher, in der Mehrspannung PCB-Design, Das Schlaggeräusch und das Rücklaufgeräusch der Bodenebene benötigen besondere Aufmerksamkeit.

8. Was ist der Unterschied zwischen Zeitbereich und Frequenzbereich?
Der Zeitbereich ist der Prozess von Spannungs- oder Stromänderungen basierend auf der Zeit, die mit einem Oszilloskop beobachtet werden können. Es wird normalerweise verwendet, um die Verzögerungen herauszufinden, schief, Überschuss, undershoot, und Abrechnungszeiten von Pin zu Pin.
Der Frequenzbereich ist der Prozess von Spannungs- oder Stromänderungen basierend auf der Frequenz, die mit einem Spektrumanalysator beobachtet werden können. Es wird häufig für den Vergleich zwischen Wellenformen und FCC und anderen EMI-Kontrollgrenzen verwendet.

9. Was ist Impedanz?
Impedance is the ratio of the input voltage to the input current on the transmission line (Z0=V/I). Wenn eine Quelle ein Signal an die Leitung sendet, it will prevent it from driving until 2*TD, die Quelle sieht ihre Änderung nicht, where TD is the line delay (delay).

10. Was ist die Abrechnungszeit?
Die Absetzzeit ist die Zeit, die benötigt wird, um ein oszillierendes Signal auf einen bestimmten Endwert zu stabilisieren.

11.What is the pin-to-pin delay (delay)?
Die Pin-to-Pin Verzögerung bezieht sich auf die Zeit zwischen der Änderung des Zustands des Treibers und der Änderung des Zustands des Empfängers. Diese Veränderungen treten normalerweise bei 50% einer gegebenen Spannung auf. The minimum delay occurs when the output first crosses the given threshold (threshold), and the maximum delay occurs when the output last crosses the voltage threshold (threshold). Messen Sie alle diese Bedingungen.

12.Was ist schief?
Der Signaloffset ist der zeitliche Offset zwischen dem Erreichen verschiedener Empfänger für dasselbe Netzwerk. Der Offset wird auch für die Zeitabweichung der Uhr und Dateneingabe am Logikgate verwendet.

13. Was ist Slew Rate?
Slew rate is the slope of the edge (the rate of time change in the voltage of a signal). Die technische Spezifikation von I/O (such as PCI) is between two voltages. Das ist die Schwenkrate, die gemessen werden können.

14. Was ist eine stille Linie?
Es schaltet nicht während des aktuellen Taktzyklus. Es wird auch "steckende" Linie oder statische Linie genannt. Crosstalk (Crosstalk) can cause a static line to switch within a clock cycle.

15.Was ist falsches Takten??
Fake clock means that the clock changes state unconsciously (sometimes between VIL or VIH) when it crosses the threshold. Es wird normalerweise durch übermäßiges Unterschießen oder Übersprechen verursacht.