Leiterplattentechnisch - Was sind die Mixed-Signal PCB Design Methoden?

1. Eine weitere Schwierigkeit im modernen Mixed-Signal PCB-Design ist, dass es immer mehr verschiedene digitale Logikgeräte gibt, wie GTL, LVTTL, LVCMOS- und LVDS-Logik. Die Logikschwelle und Spannungsschwankung jeder Logikschaltung sind unterschiedlich, Die Logikschwelle und Spannungsschwankungsschaltungen müssen zusammen auf einer Leiterplatte entworfen werden. Hier, durch gründliche Analyse der hohen Dichte, Hochleistungs, gemischtes Signal Leiterplattenlayout und Verdrahtungsdesign, Sie beherrschen erfolgreiche Strategien und Technologien.

Analyse des Layouts und der Verdrahtungsmethode des Mixed-Signal PCB Designs

Grundlagen der Verdrahtung von Mischsignalschaltungen

Wenn digitale und analoge Schaltungen die gleichen Komponenten auf derselben Platine teilen, müssen das Layout und die Verdrahtung der Schaltung methodisch sein.

2.Im Mixed-Signal-PCB-Design gibt es spezielle Anforderungen an die Stromversorgungsverdrahtung und das analoge Rauschen und das digitale Schaltungsrausch müssen voneinander isoliert werden, um Rauschkopplung zu vermeiden, so dass die Komplexität von Layout und Verdrahtung zunimmt. Die besonderen Anforderungen an Stromübertragungsleitungen und die Anforderung, Rauschkopplung zwischen analogen und digitalen Schaltungen zu isolieren, haben die Komplexität des Layouts und der Verdrahtung von Mixed-Signal-Leiterplatten weiter erhöht.

3. Wenn die Stromversorgung des analogen Verstärkers im A/D-Wandler und die digitale Stromversorgung des A/D-Wandlers miteinander verbunden sind, verursacht dies wahrscheinlich den gegenseitigen Einfluss des analogen Teils und des digitalen Teils der Schaltung. Möglicherweise muss der Layoutplan aufgrund der Lage der Ein-/Ausgangsanschlüsse die Verdrahtung der digitalen und analogen Schaltungen mischen.

Vor Layout und Routing müssen Ingenieure die grundlegenden Schwächen des Layouts und Routing-Schemas herausfinden. Selbst bei falschen Urteilen neigen die meisten Ingenieure dazu, Layout- und Verdrahtungsinformationen zu verwenden, um potenzielle elektrische Effekte zu identifizieren.

4. Layout und Verdrahtung der modernen Mixed-Signal PCB

Im Folgenden wird die Technologie des Mixed-Signal veranschaulicht Leiterplattenlayout und Routing durch das Design der OC48 Schnittstellenkarte. OC48 steht für Optical Carrier Standard 48, die sich grundsätzlich an 2 orientiert.5Gb serielle optische Kommunikation. Es ist einer der optischen Kommunikationsstandards mit hoher Kapazität in modernen Kommunikationsgeräten. Die OC48 Schnittstellenkarte enthält mehrere typische Mixed-Signal Leiterplattenlayout und Verdrahtungsprobleme. Das Layout und der Verdrahtungsprozess spezifizieren die Reihenfolge und Schritte, um das gemischte Signal zu lösen Leiterplattenlayout Schema.

Die OC48-Karte enthält einen optischen Transceiver, der die bidirektionale Umwandlung von optischen Signalen und analogen elektrischen Signalen realisiert. Analoger Signaleingang oder -ausgang digitaler Signalprozessor, DSP wandelt diese analogen Signale in digitale Logikpegel um, die mit Mikroprozessor, programmierbarem Gate-Array, DSP und Mikroprozessor-Systemschnittstellenschaltung auf OC48-Kartengerät verbunden werden können. Die unabhängige phasenverriegelte Schleife, Leistungsfilter und lokale Referenzspannungsquelle sind ebenfalls integriert.

5. Nach Prüfung der Layout- und Verdrahtungsanforderungen verschiedener Funktionsschaltblöcke wird zunächst eine 12-Lagenplatte empfohlen. Die Konfiguration von Mikrostreifen- und Streifenschichten kann die Kopplung benachbarter Verdrahtungsschichten sicher reduzieren und die Impedanzsteuerung verbessern. Zwischen der ersten und zweiten Schicht wird eine Erdungsschicht gesetzt, um die Verdrahtung der empfindlichen analogen Referenzquelle, des CPU-Kerns und der PLL-Filterstromversorgung vom Mikroprozessor und DSP-Geräten auf der ersten Schicht zu isolieren. Die Leistungs- und Bodenebene erscheinen immer paarweise, genau wie auf der OC48-Karte für die geteilte 3,3V-Leistungsebene. Dadurch wird die Impedanz zwischen Netzteil und Masse reduziert, wodurch das Rauschen auf dem Leistungssignal reduziert wird.

6. Vermeiden Sie, digitale Taktleitungen und analoge Hochfrequenz-Signalleitungen in der Nähe der Leistungsschicht zu laufen, sonst wird das Rauschen des Leistungssignals mit dem empfindlichen analogen Signal gekoppelt.

Berücksichtigen Sie entsprechend den Anforderungen der digitalen Signalverdrahtung sorgfältig die Verwendung von Energie- und analogen Masseebenen-Öffnungen (Split), insbesondere an den Ein- und Ausgangsenden von Mixed-Signal-Geräten. Das Passieren einer Öffnung in der benachbarten Signalschicht führt zu Impedanzkonstinuität und schlechten Übertragungsleitungsschleifen. Diese führen zu Signalqualität, Timing und EMI-Problemen.

Manchmal kann das Hinzufügen mehrerer Bodenschichten oder die Verwendung mehrerer äußerer Schichten für die lokale Stromschicht oder Bodenschicht unter einem Gerät die Öffnung beseitigen und die oben genannten Probleme vermeiden. Auf der OC48-Schnittstellenkarte werden mehrere Bodenschichten verwendet. Die Aufrechterhaltung der Stapelsymmetrie der Position der Öffnungsschicht und der Verdrahtungsschicht kann Kartenverformung vermeiden und den Herstellungsprozess vereinfachen. Da 1-Unze kupferplattierte Laminate sehr widerstandsfähig gegen große Ströme sind, sollten 1-Unze kupferplattierte Laminate für die 3,3V-Leistungsschicht und die entsprechende Bodenschicht verwendet werden, und 0,5-Unzen kupferplattierte Laminate können für andere Schichten verwendet werden. Dies kann transiente hohe Ströme oder Spitzen reduzieren, die durch Spannungsschwankungen verursacht werden.

7. Wenn Sie ein komplexes System von der Erdungsebene nach oben entwerfen, sollten Sie Karten mit einer Stärke von 0,093 Zoll und 0,100 Zoll verwenden, um die Verdrahtungsschicht und die Erdungsisolationsschicht zu unterstützen. Die Dicke der Karte muss auch entsprechend der Größe des Durchgangspads und der Verdrahtungseigenschaft des Lochs angepasst werden, so dass das Seitenverhältnis des Lochdurchmessers zur Dicke der fertigen Karte das Seitenverhältnis des metallisierten Lochs, das vom Hersteller bereitgestellt wird, nicht überschreitet.

Wenn Sie eine kostengünstige, High-Yield kommerzielles Produkt mit der geringsten Anzahl von Verdrahtungsschichten, Sie müssen sorgfältig die Verkabelungsdetails aller speziellen Netzteile auf der Mischsignal-Leiterplatte vor Layout oder Verdrahtung. Vor dem Start von Layout und Routing, Lassen Sie den Zielhersteller den vorläufigen Schichtplan überprüfen. Grundsätzlich, Die Schichtung sollte auf der Dicke des Endprodukts basieren, Anzahl der Schichten, das Gewicht von Kupfer, the impedance (with tolerance), und die Größe der Kleinsten über Pads und Löcher. Der Hersteller sollte eine schriftliche Schichtungsempfehlung vorlegen.

Der Vorschlag sollte alle Konfigurationsbeispiele für kontrollierte Impedanzstreifen und Mikrostreifen enthalten. Sie müssen Ihre Impedanzvorhersage mit der Impedanz des Herstellers kombinieren. Verwenden Sie dann diese Impedanzvorhersagen, um die Signalleitungseigenschaften im Simulationswerkzeug zu überprüfen, das zur Entwicklung von CAD-Routingregeln verwendet wird.