Leiterplattentechnisch - 20 Fragen zur Leiterplattenverkabelung

1. Welche Probleme sollten bei der Hochfrequenz-Signalverdrahtung beachtet werden? die Impedanzanpassung der Signalleitung; die räumliche Trennung von anderen Signalleitungen; Für digitale Hochfrequenzsignale wird die Wirkung der Differenzlinie besser sein.

2. Im Layout der Platine, wenn die Drähte dicht sind, kann es mehr Löcher geben, die natürlich die elektrische Leistung der Platine beeinflussen. Wie kann man die elektrische Leistung der Platine verbessern? Bei niederfrequenten Signalen spielen Durchkontaktierungen keine Rolle. Bei Hochfrequenzsignalen minimieren Sie Durchkontaktierungen. Wenn es viele Linien gibt, betrachten Sie PCB-Mehrschichtplatinen.

3. Ist es besser, mehr Entkopplungskondensatoren auf der Leiterplatte hinzuzufügen? Der Entkopplungskondensator muss mit dem entsprechenden Wert an der entsprechenden Stelle hinzugefügt werden. Zum Beispiel muss es zum Netzteilanschluss des analogen Geräts hinzugefügt werden, und verschiedene Kapazitätswerte müssen verwendet werden, um falsche Signale unterschiedlicher Frequenzen herauszufiltern.

4. Was sind die Kriterien für ein gutes Board? Das Layout ist vernünftig, die Stromredundanz des Netzkabels ist ausreichend, die Hochfrequenz-Impedanz und die Niederfrequenz-Verdrahtung sind prägnant.

5. Wie viel Einfluss haben das Durchgangsloch und das Blindloch auf die Signaldifferenz? Welche Grundsätze werden angewandt? Die Verwendung von blinden Löchern oder vergrabenen Löchern ist eine effektive Methode, um die Dichte von Mehrschichtbrettern zu erhöhen, die Anzahl der Schichten und die Plattengröße zu reduzieren und die Anzahl der überzogenen Durchgangslöcher erheblich zu reduzieren.

Im Vergleich dazu sind Durchgangsbohrungen jedoch einfach im Prozess umzusetzen und niedrige Kosten, so dass Durchgangsbohrungen im Allgemeinen in der Konstruktion verwendet werden.

6. Wenn es um analog-digitale Hybridsysteme geht, schlagen einige Leute vor, dass die elektrische Schicht geteilt werden sollte und die Erdungsebene kupferplattiert sein sollte. Andere schlagen vor, dass die elektrische Erdungsschicht geteilt werden sollte und verschiedene Erdungen an der Stromklemme angeschlossen werden sollten, aber auf diese Weise ist der Signalrücklauf weit entfernt. Wie wählt man die geeignete Methode für bestimmte Anwendungen aus? Wenn es Hochfrequenz> 20MHz Signalleitungen gibt, und die Länge und Menge relativ groß sind, dann sind mindestens zwei Schichten für dieses analoge Hochfrequenzsignal erforderlich. Eine Schicht der Signalleitung, eine Schicht der großflächigen Masse und die Signalleitungsschicht muss genügend Durchlässe zum Boden stanzen. Der Zweck ist:

Für analoge Signale bietet dies eine vollständige Anpassung des Übertragungsmediums und der Impedanz;

Die Masseebene isoliert analoge Signale von anderen digitalen Signalen;

Die Erdschleife ist klein genug, weil Sie viele Durchgänge gemacht haben, und der Boden ist eine große Ebene.

7.In der Leiterplatte befindet sich das Signal-Eingangsstecker auf der linken Kante der Leiterplatte, und die MCU befindet sich auf der rechten Seite, so dass im Layout der stabilisierte Stromversorgungschip in der Nähe des Steckers platziert wird (der Netzteil-IC gibt 5V nach einem relativ langen Weg aus) MCU) oder das Leistungs-IC rechts von der Mitte platziert wird (die Ausgangs-5V-Leitung des Leistungs-IC erreicht die MCU ist relativ kurz, aber die Eingangsleistungssegmentleitung verläuft durch eine relativ lange Leiterplatte)? Oder gibt es ein besseres Layout? Erstens, ist der Signaleingang Plug-in ein analoges Gerät? Wenn es sich um ein analoges Gerät handelt, wird empfohlen, dass das Netzteillayout die Signalintegrität des analogen Teils nicht so stark wie möglich beeinträchtigt. Daher gibt es mehrere Überlegungen:Zunächst einmal, ist der regulierte Netzteilchip ein relativ sauberes, wellenarmes Netzteil? Die Stromversorgung des analogen Teils hat relativ hohe Anforderungen an die Stromversorgung; Ob der analoge Teil und die MCU die gleiche Stromversorgung sind, wird beim Entwurf von hochpräzisen Schaltungen empfohlen, die Stromversorgung des analogen Teils und des digitalen Teils zu trennen; Die Stromversorgung des digitalen Teils muss berücksichtigt werden, um die Auswirkungen auf den analogen Schaltungsteil zu minimieren.

8. In der Anwendung der Hochgeschwindigkeitssignalkette gibt es analoge und digitale Gründe für mehrere ASICs. Soll der Boden geteilt werden oder nicht? Was sind die bestehenden Leitlinien? Welcher Effekt ist besser? Bisher gibt es keine Schlussfolgerung. Unter normalen Umständen können Sie das Handbuch des Chips lesen. Die Handbücher aller ADI-Hybridchips empfehlen Ihnen ein Erdungsschema, einige werden für gemeinsame Baugründe und andere für die Isolierung empfohlen, je nach Chipdesign.

9. Wann sollte die gleiche Länge der Linie berücksichtigt werden? Wenn Sie die Verwendung von gleichlangen Kabeln in Betracht ziehen möchten, was ist der maximale Unterschied zwischen den Längen der beiden Signalleitungen? Wie berechnet man? Idee der Differenzlinienberechnung: Wenn ein sinusförmiges Signal übertragen wird, ist die Längendifferenz gleich der Hälfte seiner Übertragungswellenlänge, und die Phasendifferenz beträgt 180 Grad. Zu diesem Zeitpunkt werden die beiden Signale vollständig abgebrochen. Daher ist die Längendifferenz zu diesem Zeitpunkt der Maximalwert. Analog dazu muss die Differenz der Signalleitung kleiner als dieser Wert sein.

10. Welche Art von Situation ist für Serpentinenführung in hoher Geschwindigkeit geeignet? Gibt es Nachteile? Zum Beispiel müssen die beiden Signalsätze orthogonal für die Differentialkabelung sein. Serpentine-Routing hat verschiedene Funktionen wegen verschiedener Anwendungen: Wenn die Serpentine-Spur in der Computerplatine erscheint, funktioniert sie hauptsächlich als Filterinduktivität und Impedanz-Anpassung, um die Interferenz-Fähigkeit der Schaltung zu verbessern. Die Serpentine-Spuren im Computer-Motherboard werden hauptsächlich in einigen Taktsignalen wie PCI-Clk, AGPCIK, IDE, DIMM und anderen Signalleitungen verwendet.

Wenn es sich in einer allgemeinen Leiterplatte befindet, kann es neben der Rolle der Filterinduktivität auch als Induktionsspule der Radioantenne usw. verwendet werden. Zum Beispiel wird es als Induktor in 2.4G Walkie-Talkies verwendet.

Die Anforderungen an die Verdrahtungslänge für einige Signale müssen streng gleich sein. Die gleiche Linienlänge von digitalen Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten besteht darin, die Verzögerungsdifferenz jedes Signals innerhalb eines Bereichs zu halten, um die Gültigkeit der vom System im selben Zyklus gelesenen Daten sicherzustellen (die Verzögerungsdifferenz übersteigt in einem Taktzyklus werden die Daten des nächsten Zyklus falsch gelesen). Beispielsweise gibt es 13-HUBLinks in der INTELHUB-Architektur, die eine Frequenz von 233MHz verwenden. Sie müssen streng gleich lang sein, um versteckte Gefahren durch Zeitverzögerung auszuschließen. Wickeln ist die einzige Lösung. Im Allgemeinen ist es erforderlich, dass die Verzögerungsunterschiede 1/4 Taktzyklus nicht überschreitet, und die Zeilenverzögerungsdifferenz pro Einheitslänge ist auch festgelegt. Die Verzögerung hängt mit der Leitungsbreite, der Leitungslänge, der Kupferdicke und der Schichtstruktur zusammen, aber übermäßig lange Leitungen erhöhen die verteilte Kapazität und die verteilte Induktivität., Die Signalqualität ist gesunken. Daher sind die Takt-IC-Pins im Allgemeinen beendet, aber die Serpentine-Spur wirkt nicht als Induktivität. Im Gegenteil, die Induktivität verschiebt die Phasenverschiebung der höheren Oberschwingungen an der steigenden Kante des Signals, wodurch sich die Signalqualität verschlechtert. Daher muss der Linienabstand mindestens doppelt so groß sein wie die Linienbreite. Je kleiner die Anstiegszeit des Signals, desto anfälliger für den Einfluss verteilter Kapazität und verteilter Induktivität.

Die Serpentinenspur fungiert als verteilter Parameter LC-Filter in einigen speziellen Schaltkreisen.

11. Wie ist bei der Entwicklung von Leiterplatten elektromagnetische Verträglichkeit EMV/EMI zu berücksichtigen und welche Aspekte müssen im Detail berücksichtigt werden? Welche Maßnahmen werden ergriffen? EMI/EMV-Design muss den Standort des Geräts, die Anordnung des Leiterplattenstacks, das Routing wichtiger Verbindungen und die Auswahl des Geräts zu Beginn des Layouts berücksichtigen. Beispielsweise sollte sich der Standort des Taktgenerators nicht in der Nähe des externen Anschlusses befinden. Hochgeschwindigkeitssignale sollten so weit wie möglich in die innere Schicht gehen. Achten Sie auf die charakteristische Impedanzanpassung und die Kontinuität der Referenzschicht, um Reflexionen zu reduzieren. Die Schwenkrate des vom Gerät gedrückten Signals sollte so klein wie möglich sein, um die Höhe zu reduzieren. Achten Sie bei der Auswahl eines Entkopplungs-/Bypass-Kondensators darauf, ob sein Frequenzgang die Anforderungen zur Geräuschreduzierung auf der Leistungsebene erfüllt. Achten Sie außerdem auf den Rückweg des Hochfrequenzsignalstroms, um den Schleifenbereich so klein wie möglich zu machen (d.h. die Schleifenimpedanz so klein wie möglich), um Strahlung zu reduzieren. Der Boden kann auch geteilt werden, um den Bereich des Hochfrequenzrauschens zu steuern. Wählen Sie schließlich richtig die Gehäusemasse zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse.

12. Worauf sollte ich beim Entwurf der Übertragungsleitung der HF-Breitbandschaltungsplatine achten? Wie man das Erdloch der Übertragungsleitung einrichtet, ist passender, müssen Sie die Impedanz selbst entwerfen oder mit dem Leiterplattenverarbeitungshersteller zusammenarbeiten? Es gibt viele Faktoren, die in dieser Ausgabe zu berücksichtigen sind. Zum Beispiel die verschiedenen Parameter von Leiterplattenmaterialien, das Übertragungsleitungsmodell, das schließlich nach diesen Parametern festgelegt wurde, die Parameter des Geräts usw. Impedanzmodell wird im Allgemeinen nach den vom Hersteller bereitgestellten Informationen entworfen.

13. Wenn analoge Schaltungen und digitale Schaltungen nebeneinander existieren, ist beispielsweise eine Hälfte der digitale Schaltungsteil von FPGA oder Einzelchip-Mikrocomputer, und die andere Hälfte der analoge Schaltungsteil von DAC und zugehörigem Verstärker. Es gibt viele Netzteile mit verschiedenen Spannungswerten. Kann bei Spannungsversorgungen, die sowohl in digitalen als auch analogen Schaltungen verwendet werden, ein gemeinsames Netzteil verwendet werden? Welche Fähigkeiten gibt es in der Verdrahtung und magnetischen Bead Layout? Es wird im Allgemeinen nicht empfohlen, diese Methode zu verwenden, da es komplizierter und schwieriger zu debuggen ist.

14. Was ist die Hauptgrundlage für die Auswahl der Pakete für Geräte wie Widerstände und Kondensatoren bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Mehrschichtplatinen? Welche Pakete werden häufig verwendet, können Sie mir einige Beispiele nennen? 0402 wird häufig in Mobiltelefonen verwendet; 0603 wird allgemein in den allgemeinen Hochgeschwindigkeitssignalmodulen verwendet; Die Grundlage ist, dass je kleiner das Paket, desto kleiner die parasitären Parameter. Natürlich hat das gleiche Paket von verschiedenen Herstellern große Unterschiede in der Hochfrequenzleistung. Es wird empfohlen, hochfrequente Spezialkomponenten an Schlüsselstellen zu verwenden.

15. Im Allgemeinen sollte bei der Konstruktion der Doppelplatte die Signalleitung oder die Erdungsleitung zuerst genommen werden? Dies sollte umfassend geprüft werden. Wenn Sie zuerst das Layout betrachten, sollten Sie Routing in Betracht ziehen.

16. Was sollte bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Mehrschichtplatinen das wichtigste Thema sein? Können Sie eine detaillierte Lösung für das Problem finden? Das Wichtigste, auf das Sie achten sollten, ist das Design, das heißt, wie Sie die Signalleitungen, Stromleitungen, Erdungs- und Steuerleitungen auf jeder Ebene teilen. Das allgemeine Prinzip ist, dass das analoge Signal und die analoge Signalmasse mindestens eine separate Schicht sein müssen. Es wird auch empfohlen, eine separate Schicht für die Stromversorgung zu verwenden.

17. Wann sollte ich 2-Lagen-, 4-Lagen- und 6-Lagen-Boards verwenden? Gibt es strenge technische Einschränkungen (ausgenommen Volumengründe)? Ist die Frequenz der CPU oder die Frequenz der Dateninteraktion mit externen Geräten Standard? Die Verwendung einer mehrschichtigen Platine kann zuerst eine vollständige Erdungsebene bereitstellen und kann mehr Signalschichten bereitstellen, um die Verkabelung zu erleichtern.Für Anwendungen, bei denen die CPU externe Speichergeräte steuern muss, sollte die Häufigkeit der Interaktion berücksichtigt werden. Ist die Frequenz hoch, muss eine vollständige Bodenebene gewährleistet sein. Außerdem sollten die Signalleitungen gleich lang gehalten werden.

18. Wie analysiert man den Einfluss der PCB-Verdrahtung auf die analoge Signalübertragung und wie unterscheidet man, ob das während der Signalübertragung eingeführte Rauschen durch Verdrahtung oder Operationsverstärker verursacht wird? Dies ist schwer zu unterscheiden, und die einzige Möglichkeit, das zusätzliche Rauschen zu vermeiden, das durch die Verdrahtung verursacht wird, kann durch die Leiterplattenverdrahtung sein.

19. Was sind für Hochgeschwindigkeits-Multilayer-Leiterplatten die geeigneten Leitungsbreiteneinstellungen für Stromleitungen, Erdungsleitungen und Signalleitungen? Was sind die üblichen Einstellungen? Können Sie ein Beispiel geben? Zum Beispiel, wie man die Arbeitsfrequenz auf 300Mhz einstellt? Für 300MHz-Signale muss Impedanzsimulation durchgeführt werden, um die Linienbreite und den Abstand zwischen der Linie und dem Boden zu berechnen; Die Stromleitung muss die Leitungsbreite entsprechend der Größe des Stroms bestimmen. Im Fall von Mixed-Signal PCB wird die "Linie" im Allgemeinen nicht verwendet, um die Masse, sondern die gesamte Ebene darzustellen, um sicherzustellen, dass der Schleifenwiderstand minimal ist und es eine komplette Ebene unter der Signalleitung gibt.

20. Welche Art von Layout kann den besten Wärmeableitungseffekt erzielen? Es gibt drei Hauptwärmequellen in der Leiterplatte: die Heizung elektronischer Komponenten; die Erwärmung der Leiterplatte selbst; und die von anderen Teilen übertragene Wärme.

Unter den drei Wärmequellen erzeugen die Komponenten die größte Wärmemenge und sind die Hauptwärmequelle, gefolgt von der Wärme, die von der Leiterplatte erzeugt wird. Die von außen übertragene Wärme hängt vom thermischen Gesamtdesign des Systems ab und wird vorerst nicht berücksichtigt.

Dann besteht der Zweck des thermischen Designs darin, geeignete Maßnahmen und Methoden zu treffen, um die Temperatur der Komponenten und die Temperatur der Leiterplatte zu senken, damit das System normal bei einer geeigneten Temperatur arbeiten kann. Es wird hauptsächlich durch Reduzierung der Wärmeentwicklung und Beschleunigung der Wärmeableitung erreicht.