Leiterplattentechnisch - Probleme im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Da die Betriebsfrequenz der Geräte immer höher wird, Probleme mit der Signalintegrität bei Hochgeschwindigkeiten LeiterplattenDesigns sind zu einem Engpass in traditionellen Designs geworden, Ingenieure und Ingenieure stehen vor zunehmenden Herausforderungen bei der Entwicklung von Komplettlösungen. Obwohl relevante Hochgeschwindigkeits-Simulationswerkzeuge und Verbindungswerkzeuge Designdesignern helfen können, einige der Probleme zu lösen, Hochgeschwindigkeits-PCB Design erfordert auch eine kontinuierliche Sammlung von Erfahrungen und einen intensiven Austausch zwischen den Branchen.

Nachfolgend sind einige der Themen aufgeführt, die breite Aufmerksamkeit erfahren haben.

Der Einfluss der Verdrahtungstopologie auf die Signalintegrität

Signalintegritätsprobleme können auftreten, wenn Signale entlang von Übertragungsleitungen auf Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten übertragen werden. Netizen tongyang von STMicroelectronics fragte: Für eine Reihe von Bussen (Adresse, Daten, Befehle), die bis zu 4 oder 5 Geräte fahren (FLASH, SDRAM, etc.), wenn Leiterplattenverkabelung, kommt der Bus an jedes Gerät der Reihe nach, als zuerst Verbinden Sie sich mit SDRAM, dann mit FLASH... Der Bus ist immer noch in einer Sternform verteilt, das heißt, er ist von einem bestimmten Ort getrennt und mit jedem Gerät verbunden. Welche der beiden Methoden ist in Bezug auf die Signalintegrität besser?

In dieser Hinsicht wies Li Baolong darauf hin, dass sich der Einfluss der Verdrahtungstopologie auf die Signalintegrität hauptsächlich in der inkonsistenten Signaleintrittszeit auf jedem Knoten widerspiegelt, und das reflektierte Signal kommt auch zu einem bestimmten Knoten zu inkonsistenter Zeit, was dazu führt, dass sich die Signalqualität verschlechtert. Im Allgemeinen kann die Sterntopologiestruktur eine bessere Signalqualität erreichen, indem sie mehrere Zweige der gleichen Länge steuert, um die Signalübertragungs- und Reflexionsverzögerung konsistent zu machen. Vor der Verwendung der Topologie ist es notwendig, die Situation des Signaltopologieknoten, das tatsächliche Arbeitsprinzip und die Verdrahtungsschwierigkeit zu berücksichtigen. Verschiedene Puffer haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Reflexion des Signals, so dass die Sterntopologie die Verzögerung des Datenadressenbus, der an FLASH und SDRAM angeschlossen ist, nicht lösen kann und somit die Qualität des Signals nicht gewährleisten kann; Auf der anderen Seite Hochgeschwindigkeitssignale im Allgemeinen Für die Kommunikation zwischen DSP und SDRAM ist die Rate der FLASH-Belastung nicht hoch, so dass in der Hochgeschwindigkeitssimulation nur die Wellenform an dem Knoten sichergestellt ist, an dem das tatsächliche Hochgeschwindigkeitssignal effektiv arbeitet, und es besteht keine Notwendigkeit, auf die Wellenform bei FLASH zu achten; Die Sterntopologie wird mit Daisy Chain und anderen Topologien verglichen. Mit anderen Worten, die Verdrahtung ist schwieriger, insbesondere wenn eine große Anzahl von Daten-Adresssignalen Sterntopologie verwendet.

Der Einfluss von Pads auf Hochgeschwindigkeitssignale

Bei der Leiterplatte besteht ein Durchgang aus Design-Sicht hauptsächlich aus zwei Teilen: dem mittleren Loch und den Pads um das Loch herum. Ein Ingenieur namens Fulonm fragte den Gast nach den Auswirkungen von Pads auf Hochgeschwindigkeitssignale. In dieser Hinsicht sagte Li Baolong: Pads haben einen Einfluss auf Hochgeschwindigkeitssignale und beeinflussen die Auswirkungen ähnlicher Geräteverpackungen auf Geräte. Eine detaillierte Analyse zeigt, dass, nachdem das Signal aus dem IC kommt, es den Bonddraht, den Pin, die Gehäuseschale, das Pad und das Lot zur Übertragungsleitung durchläuft. Alle Verbindungen in diesem Prozess beeinflussen die Qualität des Signals. Aber in der tatsächlichen Analyse ist es schwierig, die spezifischen Parameter von Pad, Lot und Pin anzugeben. Daher werden in der Regel die Paketparameter im IBIS-Modell verwendet, um sie zusammenzufassen. Natürlich kann eine solche Analyse bei niedrigeren Frequenzen empfangen werden, aber für Signale mit höheren Frequenzen sind hochpräzise Simulationen nicht genau genug. Ein aktueller Trend besteht darin, die V-I- und V-T-Kurven von IBIS zur Beschreibung von Puffereigenschaften zu verwenden und SPICE-Modelle zur Beschreibung von Paketparametern zu verwenden.

Wie man elektromagnetische Störungen unterdrückt

PCB is the source of electromagnetic interference (EMI), so PCB design is directly related to the electromagnetic compatibility (EMC) of electronic products. Wenn EMV betont wird/EWI in Hochgeschwindigkeits-PCB design, Es wird helfen, den Produktentwicklungszyklus zu verkürzen und die Markteinführungszeit zu beschleunigen. Daher, Viele Ingenieure sind sehr besorgt über das Problem der Unterdrückung elektromagnetischer Störungen in diesem Forum. Zum Beispiel, Shu Jian von Wuxi Xiangsheng Medical Imaging Co., Ltd.. sagte, dass die Oberschwingungen des Taktsignals im EMV-Test als sehr ernst erwiesen wurden. Ist es notwendig, eine spezielle Behandlung an den Netzteilpins des IC durchzuführen, der das Taktsignal verwendet? Schließen Sie einen Entkopplungskondensator an den Netzanschluss an. Welche Aspekte sollten beim PCB-Design beachtet werden, um elektromagnetische Strahlung zu unterdrücken? In dieser Hinsicht, Li Baolong wies darauf hin, dass die drei Elemente der EMV Strahlungsquelle sind, Übertragungsweg und Opfer. Der Ausbreitungspfad ist unterteilt in Weltraumstrahlungsausbreitung und Kabelleitung. Um Harmonien zu unterdrücken, erster Blick auf die Art und Weise, wie es sich verbreitet. Die Entkopplung der Stromversorgung soll die Ausbreitung des Leitungsmodus lösen. Darüber hinaus, notwendige Abstimmung und Abschirmung sind ebenfalls erforderlich.

Bei der Beantwortung von Fragen von WEISSEN Netznutzern wies Li Baolong darauf hin, dass Filtern ein guter Weg ist, EMV-Strahlung durch Leitung zu lösen. Darüber hinaus kann es auch unter den Aspekten von Störquellen und Opfern betrachtet werden. In Bezug auf die Störquelle versuchen Sie, ein Oszilloskop zu verwenden, um zu überprüfen, ob die Signalansteigende Kante zu schnell ist, Reflexion oder Überschuss, Unterschuss oder Klingeln vorliegt. Wenn ja, können Sie eine Übereinstimmung erwägen; Versuchen Sie außerdem, 50% Duty Cycle-Signale zu vermeiden, da diese Art von Signal nicht einmal vorhanden ist. Für Opfer können Maßnahmen wie Bodenbedeckung in Betracht gezogen werden.

HF-Verdrahtung ist über oder verbiegen Verdrahtung zu wählen

In diesem Forum gibt es nicht wenige Netznutzer, die Fragen zum Design von analogen Hochgeschwindigkeitsschaltungen stellen. Zum Beispiel fragte ein Netzbetreiber von Jingheng Electronics: Bei Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten kann das Passieren auch einen großen Rückweg reduzieren, aber einige Leute sagen, dass sie bereit sind, sich zu biegen und nicht zu passieren, wie soll ich dann wählen?

In dieser Hinsicht, Li Baolong wies darauf hin, dass die Analyse des Rücklaufweges von HF-Schaltungen nicht dasselbe ist wie die Signalrückgabe in Hochgeschwindigkeits-digitalen Schaltungen. Die beiden haben etwas gemeinsam, beide sind verteilte Parameterschaltungen, und beide verwenden Maxwells Gleichung, um die Eigenschaften der Schaltung zu berechnen. Allerdings, die Hochfrequenzschaltung ist eine analoge Schaltung, in which the voltage V=V(t) and current I=I(t) both need to be controlled, while the digital circuit only pays attention to the change of signal voltage V=V(t). Daher, in HF-Verdrahtung, zusätzlich zur Berücksichtigung der Signalrückgabe, Es ist auch notwendig, den Einfluss der Verdrahtung auf den Strom zu berücksichtigen. Das ist, ob das Biegen der Verdrahtung und des Durchgangs Auswirkungen auf den Signalstrom hat. Darüber hinaus, Die meisten HF-Platinen sind einseitige oder doppelseitige Leiterplatten, und es gibt keine vollständige Ebenenschicht. Die Rücklaufwege sind auf verschiedene Untergründe verteilt und Netzteile um das Signal herum. 3D-Feldextraktionswerkzeuge werden für die Analyse während der Simulation benötigt. Der Rückfluss von Vias erfordert eine spezifische Analyse; Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungsanalyse beschäftigt sich in der Regel nur mit Mehrschichtige Leiterplatte s mit kompletten Ebenen, mittels 2D-Feldextraktionsanalyse, nur Berücksichtigung von Signalreflow in benachbarten Ebenen, Durchkontaktierungen werden nur als Lumped Parameter verwendet..