Leiterplattentechnisch - PCB Layout und Routing Skills Quiz 1

PCB Layout und Routing Skills Quiz 1

Beim Design elektronischer Produkte ist PCB-Layout und -Routing ein wichtiger Schritt, und die Qualität des PCB-Layouts und Routings beeinflusst direkt die Leistung der Schaltung.

Nun, obwohl es eine Menge Software gibt, die PCB automatische Platzierung und Routing realisieren kann. Da die Signalfrequenz jedoch weiter zunimmt, müssen Ingenieure in vielen Fällen die grundlegenden Prinzipien und Techniken des PCB-Layouts und -Routings verstehen, um ihre Designs perfekt zu gestalten.

Im Folgenden werden die relevanten Grundprinzipien und Designfähigkeiten des Leiterplattenlayouts behandelt und schwierige Fragen zum Leiterplattenlayout in Form von Frage und Antwort beantwortet.

1. Frage: Auf welche Probleme sollte bei der Verdrahtung von Hochfrequenzsignalen geachtet werden?

Antwort: Die Impedanz der Signalleitung ist abgestimmt; der Raum von anderen Signalleitungen isoliert ist; Für digitale Hochfrequenzsignale wird die Wirkung der Differenzlinie besser sein.

2. Frage: Im Layout der Platine, wenn die Drähte dicht sind, kann es mehr Durchgänge geben, die natürlich die elektrische Leistung der Platine beeinflussen. Wie kann ich die elektrische Leistung der Platine verbessern?

Antwort: Bei niederfrequenten Signalen spielen Durchkontaktierungen keine Rolle. Bei Hochfrequenzsignalen minimieren Sie Durchkontaktierungen. Wenn es viele Linien gibt, sollten Sie mehrschichtige Boards in Betracht ziehen.

3. Frage: Ist es besser, mehr Entkopplungskondensatoren auf der Platine hinzuzufügen?

Antwort: Der Entkopplungskondensator muss mit dem entsprechenden Wert an der entsprechenden Stelle hinzugefügt werden. Fügen Sie es zum Beispiel zum Netzteilanschluss Ihres analogen Geräts hinzu, und Sie müssen verschiedene Kapazitätswerte verwenden, um falsche Signale unterschiedlicher Frequenzen herauszufiltern.

4. Frage: Was sind die Standards für ein gutes Board?

Antwort: Das Layout ist angemessen, die Leistungsredundanz der Stromleitung ist ausreichend, die Hochfrequenz-Impedanz-Impedanz und die Niederfrequenz-Verdrahtung sind einfach.

5. Frage: Wie viel Einfluss haben Durchgangsloch und Blindloch auf die Signaldifferenz? Welche Grundsätze werden angewandt?

Antwort: Die Verwendung von blinden Löchern oder vergrabenen Löchern ist eine effektive Möglichkeit, 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. Frage: Wenn es um analog-digitale Hybridsysteme geht, schlagen einige Leute vor, dass die elektrische Schicht geteilt werden sollte, und die Erdungsebene sollte kupferplattiert sein, und einige Leute schlagen vor, dass die elektrische Erdungsschicht geteilt werden sollte, und verschiedene Gründe sollten an der Stromquellenklemme angeschlossen werden, aber dies wird das Signal zurückgeben Der Weg ist weit, wie wählt man die geeignete Methode für spezifische Anwendungen?

Antwort: Wenn Sie eine Hochfrequenzsignalleitung> 20MHz haben, und die Länge und Menge relativ groß sind, dann benötigen Sie mindestens zwei Schichten für dieses analoge Hochfrequenzsignal. Eine Schicht von Signalleitungen, eine Schicht von großflächiger Masse und die Signalleitungsschicht muss genügend Durchlässe auf den 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. Frage: In der Leiterplatte befindet sich das Signal-Eingangsstecker am linken Rand der Leiterplatte und die MCU befindet sich auf der rechten Seite. Dann wird der stabilisierte Stromversorgungschip während des Layouts in der Nähe des Steckers platziert (der Leistungs-IC-Ausgang 5V wird nach einer relativ langen Pfad-MCU erreicht), oder das Leistungs-IC rechts von der Mitte platziert (die Ausgangs-5V-Leitung des Leistungs-IC ist kürzer, wenn es die MCU erreicht, aber die Eingangsstromleitung führt durch eine längere Leiterplatte)? Oder gibt es ein besseres Layout?

Antwort: Ist Ihr sogenannter Signaleingangstecker zunächst ein analoges Gerät? Wenn es sich um ein analoges Gerät handelt, wird empfohlen, dass Ihr Netzteillayout die Signalintegrität des analogen Teils nicht so stark wie möglich beeinträchtigt. Daher gibt es mehrere Überlegungen:

Zunächst einmal, ob Ihr regulierter Netzteil-Chip ein relativ sauberes Netzteil mit geringer Welligkeit ist. Für die Stromversorgung des analogen Teils sind die Anforderungen an die Stromversorgung relativ hoch;

Unabhängig davon, ob der analoge Teil und Ihre MCU das gleiche Netzteil sind, wird bei der Konstruktion des Hochstromkreises 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. Frage: Bei der Anwendung der Hochgeschwindigkeitssignalkette gibt es analoge Masse und digitale Masse für mehrere ASICs. Ist der Boden geteilt oder nicht geteilt? Was sind die bestehenden Leitlinien? Welcher Effekt ist besser?

Antwort: 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 Böden und andere für Isolation empfohlen. Das hängt vom Chipdesign ab.

9. Frage: Wann sollte die gleiche Länge der Linie berücksichtigt werden? Wenn Sie in Betracht ziehen möchten, wie viel kann der Unterschied zwischen den Längen der beiden Signaldrähte nicht überschreiten? Wie berechnet man?

Antwort: Idee der Differenzlinienberechnung: Wenn Sie ein sinusförmiges Signal senden, ist Ihre Längendifferenz gleich der Hälfte seiner Übertragungswellenlänge, und die Phasendifferenz beträgt 180 Grad. Zu diesem Zeitpunkt werden die beiden Signale vollständig abgebrochen. Der Unterschied in der Länge zu diesem Zeitpunkt ist also der Wert. Analog dazu muss die Differenz der Signalleitung kleiner als dieser Wert sein.

10. Q: Welche Art von Situation ist für Serpentinenführung in hoher Geschwindigkeit geeignet? Gibt es Nachteile, z.B. bei der Differenzverdrahtung, müssen die beiden Signalsätze orthogonal sein?

Antwort: Serpentine Routing hat aufgrund verschiedener Anwendungen unterschiedliche Funktionen:

Wenn die Serpentinenspur in der Computerplatine erscheint, spielt sie hauptsächlich eine Rolle der Filterinduktivität und Impedanzanpassung, um die Störfestigkeit 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 in einer allgemeinen Leiterplatte verwendet wird, kann es zusätzlich zur Filterinduktivität auch als Induktionsspule der Funkantenne 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 angeschlossen; Im Gegenteil, die Induktivität verursacht die Phasenverschiebung der höheren Oberschwingungen in der ansteigenden Kante des Signals, wodurch die Signalqualität verschlechtert wird, so dass der Serpentinenabstand weniger als doppelt so groß ist 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.