Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
Die zuverlässigste PCB- und PCBA-Servicefabrik.
Mit dem Leiterplatten moderner drahtloser Kommunikationssysteme, Mobilfunk, Radar, Satellitenkommunikation und andere Kommunikationssysteme haben höhere Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit, Leistungskapazität, Integration, etc. Das VXI-Busmodul der besonderen Anforderungen der Partei ist von großer Bedeutung. Wir werden die Idee des virtuellen Instruments verwenden, um die Hardwareschaltung in Form von Software zu realisieren. Der unten entwickelte HF-Schalter kann direkt vom Computer gesteuert werden und kann einfach mit dem VXI-Bus-Testsystem verbunden werden. Die Integration und Maximierung der Anwendung von Computer- und Mikroelektronik in das heutige Testfeld hat breite Entwicklungsperspektiven.
1. Design and implementation of VXI bus interface circuit
VXIbus is an extension of VMEbus in die field of instrumentation and is a computer-operated modular automatic instrumentation system. Es setzt auf effektive Standardisierung und verfolgt einen modularen Ansatz, um Serialisierung zu realisieren, Verallgemeinerung, Austauschbarkeit und Interoperabilität von VXIbus-Instrumenten. Its open architecture and Plug&Play method fully meet the requirements of information products. Es hat die Vorteile der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, kompakte Bauweise, flexible Konfiguration, gute elektromagnetische Verträglichkeit, etc., So ist das System sehr bequem einzurichten und zu verwenden, und seine Anwendung wird immer umfangreicher, und es ist allmählich ein integrierter Bus des Hochleistungstestsystems geworden.
VXI Bus ist ein völlig offener, Modulare Instrument Backplane Bus Spezifikation passend für verschiedene Instrumentenhersteller. VXI-Bus-Geräte werden hauptsächlich unterteilt in: Registerbasierte Geräte, message-basierte Geräte und speicherbasierte Geräte. The aktuell proportion of register-based devices in applications (about 70%). Die registerbasierte Schnittstellenschaltung VXIbus besteht hauptsächlich aus vier Teilen: Buspufferantrieb, Adressierung und Dekodierung, Datenübertragungs-Response State Machine, Konfigurations- und Betriebsregistergruppe. In den vier Teilen, außer der Buspuffertreiber wird durch 74ALS245 Chip realisiert, der Rest wird von FPGA realisiert. Nehmen Sie ein Stück FLEX10K-Chip EPF10K10QC208-3 und ein Stück EPROM-Chip EPC1441P8 an, use the corresponding software MAX+PLUS2 to design and implement.
1.1 Bus buffer driver
This part completes the buffer receiving or driving of the Datenzeilen, Adressleitungen und Steuerleitungen im VXI-Backplane-Bus zur Erfüllung der Anforderungen des VXI-normativen Signals. Für A16/D16 Geräte, solange der Pufferantrieb des Backplane-Datenbusses D00 Typ D15 realisiert wird. Entsprechend den Anforderungen der VXI Bus Spezifikation, Dieser Teil wird mit zwei 74LS245s realisiert, and is gated with DBEN* (generated by the Daten transmission response state machine).
1.2 Addressing and Decoding Circuits
The addressing lines include address lines A01-A31, Daten-Stroboskopleitungen DS1*0** and DS1*, und lange Wortzeilen LWORD**. The control lines include address strobe lines AS* and read/Schreiben Sie Signalleitungen WRITE**. The design of this circuit adopts the schematic design method of MAX+PLUS II. Verwenden der vorhandenen Komponenten in der Komponentenbibliothek zum Entwerfen, Es werden zwei Stücke 74688 und ein Stück 74138 verwendet. Das Funktionsmodul dekodiert die Adresszeilen A15-A01 und die Adressänderungsleitungen AM5-AM0. Wenn das Gerät angesprochen wird, Es erhält die Adressinformationen in der Adresszeile und in der Adressänderungszeile, und vergleicht es mit der logischen Adresse LA7~LA0, die durch den Hardware-Adressschalter auf dem Modul gesetzt wird. If the logical value on AM5~AM0 is 29H or 2DH (Because it is an A16/D16 device), wenn die Adresszeilen A15 und A14 beide 1 sind, und der logische Wert auf A13-A06 ist gleich der logischen Adresse des Moduls, the device is addressed and strobe (CADDR* is true). Dann wird das Ergebnis an die untere Dekodierungssteuerung gesendet, und das Register des Moduls im 16-Bit-Adressraum wird durch Decodierung der Adressen A01-A05 ausgewählt.
1.3 Data transmission response state machine
Data transmission bus is a group of high-speed asynchronous parallel data transmission bus, die Hauptkomponente des VMEbus-Systems Informationsaustauschs. Die Signalleitungen des Datenübertragungsbusses können in drei Gruppen unterteilt werden: Adressierungsleitungen, data lines, und Steuerleitungen. The design of this part adopts the text input design method of MAX+PLUS2. Since the timing of DTACK* is more complicated, AHDL-Sprache wird verwendet, um durch Zustandsmaschine zu entwerfen und zu realisieren. Dieses Funktionsmodul konfiguriert die Steuersignale im VXI Backplane Bus, and provides timing and control signals for the standard data transmission cycle (generating the data transmission enable signal DBEN*, the bus response signal DTACK* required for data transmission, etc.). Während der Datenübertragung, Die Systemsteuerung adressiert zuerst das Modul, und setzt die entsprechenden Adressstroboskopzeilen AS**, data strobe lines DS0*, DS1*, and WRITE* signal lines that control the direction of data transmission to valid level. Wenn das Modul erkennt, dass die Adresse übereinstimmt und jede Steuerzeile gültig ist, it drives DTACK* to a low level to confirm to the bus controller that the data has been placed on the data bus (read cycle) or that data has been successfully received (write cycle). ).
1.4 Configuration Register
Jedes VXI-Busgerät verfügt über eine Reihe von "Konfigurationsregistern", und der Systemmaster-Controller erhält einige grundlegende Konfigurationsinformationen des VXI-Busgeräts durch Lesen der Inhalte dieser Register, wie Gerätetyp, Modell, Hersteller, address space (A16, A24, A32) and the required storage space, etc. Die grundlegenden Konfigurationsregister von VXI-Busgeräten sind: Identifikationsregister, Gerätetypenregister, Statusregister, und Kontrollregister. The design of this part of the circuit adopts the schematic diagram design method of MAX+PLUS II, und verwendet den 74541 Chip, das von ihm erstellte Funktionsmodul. Die ID, DT, und ST Register sind alle schreibgeschützte Register, und das Kontrollregister ist ein schreibgeschütztes Register. In diesem Design, Der VXI-Bus wird hauptsächlich verwendet, um das Ein-Aus dieser Schalter zu steuern. Daher, solange Daten in das Kanalregister geschrieben werden, Der Ein- und Aus-Zustand des Relaisschalters kann gesteuert werden. Die Abfrage des Relaiszustandes wird auch aus dem Kanalregister ausgelesen. data. Entsprechend den Konstruktionsanforderungen des Moduls, Der entsprechende Inhalt wird in jedes entsprechende Datenbit geschrieben, Damit der Funkfrequenzschalter des Funktionsmoduls effektiv gesteuert werden kann.
2. Entwurf der Funktionsschaltung des Moduls Leiterplatte
Each VXI bus device has a set of "configuration registers", und der Systemmaster-Controller erhält einige grundlegende Konfigurationsinformationen des VXI-Busgeräts durch Lesen der Inhalte dieser Register, wie Gerätetyp, Modell, Hersteller, address space (A16, A24, A32) and the required storage space, etc. Der Frequenzbereich von HF-Schaltungen ist etwa 10kHz bis 300GHz. Mit zunehmender Frequenz, Hochfrequenzschaltungen weisen einige Eigenschaften auf, die sich von Niederfrequenzschaltungen und Gleichstromkreisen unterscheiden. Daher, bei der Gestaltung der Leiterplatte der HF-Schaltung, Es ist notwendig, dem Einfluss des HF-Signals auf die Leiterplatte. Dieser HF-Schaltkreis wird über den VXI-Bus gesteuert. Um Interferenzen in der Konstruktion zu reduzieren, Ein Kabel wird verwendet, um die Busschnittstellenschaltung und den HF-Schalter-Funktionskreis anzuschließen. Im Folgenden wird hauptsächlich das Design der Leiterplatte des HF-Schaltkreises.
2.1 Layout of components
Electromagnetic compatibility (EMC) refers to the ability of an electronic system to function
normally in a specified electromagnetic environment as designed. Für HF-Schaltungen PCB Design, Die elektromagnetische Verträglichkeit erfordert, dass jedes Schaltungsmodul möglichst keine elektromagnetische Strahlung erzeugt, und hat eine bestimmte Fähigkeit, elektromagnetischen Störungen zu widerstehen. Das Layout der Komponenten beeinflusst direkt die Interferenz- und Antiinterferenzfähigkeit der Schaltung selbst. Es beeinflusst auch direkt die Leistung der entworfenen Schaltung.
Das allgemeine Prinzip des Layouts: Komponenten sollten in der gleichen Richtung wie möglich angeordnet werden, und das Phänomen des schlechten Lötens kann reduziert oder sogar vermieden werden, indem die Richtung gewählt wird, in der die Leiterplatte in das Zinnschmelzsystem gelangt; der Abstand zwischen den Bauteilen muss mindestens 0 betragen.5mm, um die Zinnschmelzanforderungen von Komponenten zu erfüllen, Wenn der Raum der Leiterplatte erlaubt, Der Abstand der Bauteile sollte so groß wie möglich sein. Die vernünftige Anordnung der Komponenten ist auch Voraussetzung für eine vernünftige Verdrahtung, so sollte es umfassend betrachtet werden. In diesem Design, Das Relais ist der Kanal, der verwendet wird, um das HF-Signal umzuwandeln, Daher sollte das Relais so nah wie möglich am Signaleingang und -ausgang platziert werden, um die Länge der HF-Signalleitung so weit wie möglich zu verkürzen, und machen Sie eine vernünftige Verkabelung für den nächsten Schritt. Erwägen. Darüber hinaus, Der HF-Schaltkreis wird über den VXI-Bus gesteuert, und der Einfluss des HF-Signals auf das VXI-Bus-Steuersignal ist auch ein Problem, das bei der Auslegung berücksichtigt werden muss.
2.2 Wiring
After the layout of the components is basically completed, die Verkabelung sollte gestartet werden. Das Grundprinzip der Verdrahtung ist: wenn die Montagedichte es zulässt, Versuchen Sie, ein Verdrahtungsdesign mit geringer Dichte zu wählen, und die Signalspuren sollten so dick wie möglich sein, was der Impedanzanpassung förderlich ist. Für die HF-Schaltung, die unvernünftige Gestaltung der Richtung, Breite und Leitungsabstand der Signalleitungen können Querstörungen zwischen den Signalübertragungsleitungen verursachen; zusätzlich, Auch das Netzteil selbst hat Störgeräusche, so muss es umfassend berücksichtigt werden, wenn die HF-Schaltungsplatine entworfen wird. Angemessene Verkabelung. Beim Verdrahten, Alle Spuren sollten vom Rahmen des Leiterplatte ((ca. 2mm)), um die Möglichkeit einer Trennung oder potenziellen Trennung während der Herstellung der Leiterplatte. Die Stromleitung sollte so breit wie möglich sein, um den Schleifenwiderstand zu reduzieren. Zur gleichen Zeit, Die Richtung der Stromleitung und der Erdungsleitung sollte mit der Richtung der Datenübertragung übereinstimmen, um die Störfestigkeit zu verbessern. Die Signalleitungen sollten so kurz wie möglich sein, und die Anzahl der Durchgänge sollte minimiert werden; die Verbindung zwischen den Komponenten sollte so kurz wie möglich sein, um Verteilungsparameter und gegenseitige elektromagnetische Störungen zu verringern; für inkompatible Signalleitungen, Sie sollten so weit wie möglich voneinander ferngehalten werden., und versuchen, parallele Verdrahtung zu vermeiden, und die Signalleitungen auf der Vorder- und Rückseite sollten senkrecht zueinander sein: bei Verdrahtung, Ein 135-Grad-Winkel sollte verwendet werden, wenn eine Ecke erforderlich ist, und ein rechtwinkliger Winkel sollte vermieden werden. Im obigen Design, the Leiterplatte nimmt eine vierschichtige Platte an. Um den Einfluss des Hochfrequenzsignals auf das VXI-Bussteuersignal zu reduzieren, Die beiden Signalspuren befinden sich in den mittleren zwei Schichten, und die Hochfrequenzsignalleitung ist mit Masseverschlüssen abgeschirmt.
2.3 Power and ground wires
The wiring in the RF circuit PCB design needs special emphasis on the correct wiring of the power lin
e and the ground line. Angemessene Auswahl der Stromversorgung und Erdungsmethode ist eine wichtige Garantie für den zuverlässigen Betrieb des Instruments. Eine ganze Menge Störquellen auf der Leiterplatte Die HF-Schaltung wird durch die Stromversorgung und den Erdungskabel erzeugt, und die Störgeräusche, die durch den Erdungskabel verursacht werden. Je nach Größe der Leiterplatte current, Die Stromleitungen und Erdungsleitungen sollten so dick und kurz wie möglich ausgelegt sein, um den Schleifenwiderstand zu reduzieren. Zur gleichen Zeit, Die Richtung der Stromleitung und der Erdleitung ist konsistent mit der Richtung der Datenübertragung, das hilft, die Anti-Lärm-Fähigkeit zu verbessern. Wenn die Bedingungen es zulassen, versuchen, mehrschichtige Bretter zu verwenden. Das Rauschen der Vierschichtplatte ist 20dB niedriger als das der Doppelschichtplatte, und das Rauschen der sechsschichtigen Platte ist 10dB niedriger als das der vierschichtigen Platte. In der Vierschicht Leiterplatte designed in this paper, Die obere und untere Schicht sind beide als Bodenschicht ausgelegt. Auf diese Weise, Egal, welche Schicht der mittleren Schicht die Power-Schicht ist, Die physikalische Beziehung zwischen der Leistungsschicht und der Bodenschicht liegt nahe beieinander, Bildung eines großen Entkopplungskondensators und Verringerung der durch das Erdungskabel verursachten Störungen. Die Bodenschicht verwendet eine große Fläche von Kupfer. Large-scale copper laying mainly has the following functions:
(1) EMC. Für eine große Fläche von Erde oder Stromversorgung Kupfer, es wird eine abschirmende Rolle spielen.
(2) PCB process requirements. Allgemein, um die galvanische Wirkung zu gewährleisten, oder die Laminierung ist nicht verformt, Kupfer wird mit weniger Verdrahtung auf die PCB-Schicht aufgetragen.
(3) Signal integrity requirements, Hochfrequenten digitalen Signalen einen vollständigen Rückweg geben, und reduzieren Sie die Verkabelung des DC-Netzwerks.
(4) Heat dissipation, Installation spezieller Geräte erfordert Kupferbeschichtung, etc.
3. Conclusion
VXI bus system is a modular instrument bus system that is completely open in the world and is suitable for multi-manufacturers. Es ist das aktuelle Instrument Bus System in der Welt. Das obige führt hauptsächlich die Entwicklung des HF-Schaltmoduls ein, das auf VXI-Bus basiert. Das Design der Busschnittstelle und das PCB-Design des Funktionsschaltungsteils des HF-Schaltmoduls werden vorgestellt. Der HF-Schalter wird über den VXI-Bus gesteuert, Das erhöht die Flexibilität der Schalterbedienung und ist einfach zu bedienen auf Leiterplatte.
