Leiterplattentechnisch - Signalintegritätsforschung: Verstehen Sie die kritische Länge, was ist ein Ground Bounce?

Die kritische Länge verstehen

Viele Leute sind sehr vage über das Konzept der kritischen Länge der Linien auf der PCB, Und sogar viele Leute kennen dieses Konzept überhaupt nicht. Wenn Sie Design Eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte, aber kennen dieses Konzept nicht, Sie können sicher sein, dass die endgültige Platine nicht stabil funktioniert., Aber Sie sind verloren und haben keine Möglichkeit, zu debuggen.

Kritische Länge ist in der Branche sehr verwirrend. Einige Leute sagen, dass es 3 Zoll ist, Und einige Leute sagen, dass es 1 Zoll ist. Ich habe viele andere Meinungen gehört, Die meisten davon sind auf ein falsches Verständnis dieses Konzepts zurückzuführen. Viele Leute sagen, wenn die Spur zu lang ist, es wird Signalreflexion verursachen, und wenn die Spur kurz ist, es würde nicht reflektieren. Diese Aussage ist sehr falsch, Mischen mehrerer Konzepte wie eine Maische. Was ist also die kritische Länge?, wie viel kostet es, und warum sollten wir auf die kritische Länge achten?

Der beste Weg, die kritische Länge zu verstehen, ist, sie aus einer Zeitperspektive zu analysieren. Es dauert eine gewisse Zeit, bis das Signal auf dem PCB Spur. Die Übertragungszeit auf der gewöhnlichen FR4-Platine beträgt etwa 6 Zoll pro Nanosekunde. Natürlich, Die Geschwindigkeit der Oberflächenspur und der inneren Spur ist leicht unterschiedlich. Signalreflexion tritt auf, wenn es eine plötzliche Änderung der Impedanz auf der Spur gibt, was nichts mit der Länge der Spur zu tun hat. Allerdings, wenn die Spur sehr kurz ist, Das reflektierte Signal ist zur Quelle zurückgekehrt, bevor das Quellsignal auf einen hohen Pegel gestiegen ist, und das übertragene Signal wird in die steigende Kante getaucht, und die Signalwellenform ändert sich nicht viel. Wenn die Spur sehr lang ist, das Signal am Sendeende hat einen hohen Pegel erreicht, und das reflektierte Signal erreicht das Quellende, dann wird das reflektierte Signal auf der hohen Pegelposition überlagert, Störung verursachen. Dann gibt es einen kritischen Wert für die Länge der Spur. Wenn er größer als dieser Wert ist, Das Rücksignal wird auf dem hohen Pegel überlagert, und das reflektierte Signal wird von der steigenden Kante untertaucht, wenn es kleiner als dieser Wert ist. Dieser kritische Wert ist die kritische Länge. Beachten Sie, dass diese Definition sehr ungenau ist, weil nur eine Reflexion berücksichtigt wird. Dies ist nur um das Konzept zu verstehen.

Was ist also die genaue Definition? In der Praxis treten Reflexionen mehrfach auf. Obwohl die Zeit für die Rückkehr der ersten Signalreflexion zur Quelle kürzer ist als die steigende Signalrandzeit, werden die nachfolgenden Mehrfachreflexionen auch auf der Hochpegelposition überlagert, was zu Störungen der Signalwellenform führt. Dann sollte eine vernünftige Definition der kritischen Länge sein: die Leiterbahnlänge, die die Interferenz des reflektierten Signals innerhalb eines tolerierbaren Bereichs steuern kann. Die Signalrundlaufzeit dieser Länge ist viel kürzer als die Signalanstiegszeit. Die empirischen Daten, die im Experiment gefunden wurden, sind, dass, wenn die Zeitverzögerung des Signals auf der Leiterplattenstraße höher als 20% der steigenden Kante des Signals ist, das Signal offensichtlich Klingeln erzeugt. Für ein quadratisches Wellensignal mit einer Anstiegszeit von 1ns, wenn die Leiterplattenlange 0.2*2*6=1.2inch oder mehr ist, läutet das Signal ernsthaft. So ist die kritische Länge 1,2inch, etwa 3cm.

Vielleicht haben Sie es bemerkt., Das Signal steigt wieder an.! Noch einmal, the signal rise time occupies an important position in high-speed Design.

Was ist eine Bodenbombe?

Der sogenannte "Ground Bounce" bezieht sich auf die Änderung der internen "Ground" Ebene des Chips relativ zur "Ground" Ebene der Leiterplatte. Wenn man die "Masse" der Leiterplatte als Referenz nimmt, ist es, als würde die "Masse" im Inneren des Chips ständig schlagen, so wird es lebendig als Ground Bounce bezeichnet. Wenn die Geräteausgangsklemme einen Zustandsübergang in einen anderen Zustand hat, verursacht das Phänomen des Ground Bounce Störungen am Logik-Eingangsklemme des Geräts.

Wie hat dieBodenbombe"kommen über?

Parasitische Parameter. Der Ground Bounce wird durch die Induktivität auf dem Pin verursacht.

Wir können die folgende Abbildung verwenden, um intuitiv zu erklären. Die verschiedenen Positionen des Schalters Q in der Abbildung repräsentieren die beiden Ausgangszustände "0" und "1". Nehmen wir an, dass aufgrund der Schaltungszustandsänderung Schalter Q RL Low Level einschaltet, der Lastkondensator entlädt sich zur Erde, wenn die Lastkondensatorspannung sinkt, seine angesammelte Ladung zur Erde fließt und einen großen Stromstoß auf der Erdschleife bildet. Wenn sich der Entladestrom aufbaut und dann zerfällt, wirkt sich diese Stromänderung auf die Induktivität LG des Massepunktes aus, so dass eine bestimmte Spannungsdifferenz zwischen der "Masse" der Leiterplatte außerhalb des Chips und der Masse innerhalb des Chips gebildet wird. Wie in der Abbildung VG gezeigt, ist diese Art der internen Referenzbodenpotenzialdrift des Chips, die durch die Ausgangsumwandlung verursacht wird, Ground Bounce.

Der Ausgang von Chip A ändert sich und erzeugt Bodenprall. Dies hat Auswirkungen auf die Eingangslogik von Chip A. Die Empfangslogik vergleicht die Eingangsspannung mit der Massespannung im Chip, um den Eingang zu bestimmen. Daher ist es von der Empfangslogik her so, als ob das Eingangssignal selbst mit dem gleichen Rauschen überlagert wird wie das Ground Bounce Rauschen.

Heutzutage wird die Skala der integrierten Schaltungen größer und größer, die Schaltgeschwindigkeit nimmt ständig zu, und das Ground Bounce Rauschen beeinflusst die Funktion der Schaltung, wenn es nicht gut gesteuert wird. Daher ist es notwendig, das Konzept des Bodenpralls tief zu verstehen und seine Gesetze zu studieren.