Leiterplattentechnisch - Analyse des PCB-Designs und der Signalintegrität

(1) Analyse der Signalintegrität

Mit SI assoziierte Faktoren: Reflexion, Übersprechen, Strahlung. Reflexion wird durch Impedanzanpassung entlang des Übertragungsweges verursacht; Übersprechen wird durch Zeilenabstände verursacht; Strahlung bezieht sich auf das Hochgeschwindigkeitsgerät selbst und PCB-Design.

Urteil über Übertragungsleitungen

Gemäß der vorherigen Formel für die Beurteilung von Hochgeschwindigkeitssignalen sollten Signalfrequenz und Übertragungswegslänge berücksichtigt werden, um Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitssignale zu unterscheiden.

Urteilsschritte:

1) Erhalten Sie die effektive Frequenz des Signals Fknee und der Leitungslänge L;

2) Verwenden von Fknee zur Berechnung der effektiven Wellenlänge des Signals Î"Knie, nämlich Î"Knie=C/Fknee;

3) Beurteilen Sie die Beziehung zwischen L und 1/6xÎ Knie, wie L "1/6xÎ" Knie, dann ist das Signal Hochgeschwindigkeitssignal und umgekehrt;

Das Lambda-Knie ecc/Fknee; Wo C die Geschwindigkeit etwas niedriger als die Lichtgeschwindigkeit ist, Fknee=0,5/Tr (10%~90%). Es sollte auch beachtet werden, dass für das Signal von 100 MB Frequenz, wenn es keine fertige Platine gibt, die effektive Frequenz Fknee geschätzt werden kann, Fknee etwa 7-mal Fclock (Signalzyklus).

Wenn L "1/6xÎ"knie, wird es als Übertragungsleitung betrachtet. Die Übertragungsleitung muss das Reflexionsproblem des Signals berücksichtigen, das durch Impedanzmangelung im Übertragungsprozess verursacht wird.

Reflexionsformel

Signalreflexion ρ= (z2-z1)/(Z2+Z1);

wobei Z2 die Linienimpedanz hinter dem Reflexionspunkt ist; Z1 ist die Linienimpedanz vor Reflexion;

Der mögliche Wert von ρ ist ±1, 0, der vollständig bei 0 absorbiert und bei ±1 reflektiert wird.

Reduzierte Reflexionsmethode

Um die Reflexion des Signals zu minimieren, müssen Z2 und Z1 so nah wie möglich sein. Es gibt mehrere Methoden für die Impedanzanpassung: Senderreihenabgleich, Empfängerparalleler Abgleich, Empfängerpartialspannungsabgleich, Empfängerwiderstands- und kapazitätsparalleler Abgleich, Empfängerdiodenparalleler Abgleich.

3) Partialdruckanpassung am Empfangsende

4) Parallele Anpassung von Widerstand und Kapazität am Empfangsende

Vorteile: Geringer Stromverbrauch;

Nachteile: Es gibt eine Diskrepanz zwischen den hohen und niedrigen Pegeln des Empfangsenden, wegen der Existenz von Kapazität ändert sich die Kante des Signals langsam.

(2) Signalschleife

Die Signalschleife umfasst hauptsächlich zwei Pfade, einer ist der Fahrweg und der andere ist der Schleifenweg. Der Signalpegel, der am Sendeende, Übertragungsweg und Empfangsende gemessen wird, ist im Wesentlichen der Spannungswert an der entsprechenden Position auf dem Fahrweg und Rückweg des Signals. Diese beiden Wege sind sehr wichtig.

Um einen vollständigen Rücklaufpfad bereitzustellen, beachten Sie Folgendes:

1. Wenn das Signal die Ebenen wechselt, ändern Sie die Referenzebene nicht. Wenn das Signal die Schichten von Signalschicht 1 in Signalschicht 2 wechselt, ist die Referenzschicht die untere Schicht 1.

2. Die Netzwerkeigenschaften der Referenzschicht werden beim Schalten der Signalschicht nicht verändert. Mit anderen Worten ist die Referenzschicht des Signals 1 Leistungsschicht 1/Masse 1, und nach Schichtwechsel ist die Referenzschicht des Signals 1 Leistungsschicht 2/Masse 2. Die Netzwerkeigenschaften der Referenzschicht sind GND oder Leistung, und der Zugriff auf den Rückweg kann durch nahe gelegenes GND oder Energieloch realisiert werden. Hier können bei hoher Geschwindigkeit die Kapazität und die induktive Reaktanz des Durchgangslochs nicht ignoriert werden. In diesem Fall sollte das Durchgangsloch so weit wie möglich minimiert werden, der Einfluss der Impedanzänderung durch das Durchgangsloch selbst und der Einfluss auf den Signalrückflussweg reduziert werden.

3. Fügen Sie während des Signallayouts ein Durchgangsloch mit den gleichen Eigenschaften wie die Referenzschicht in der Nähe des Signaldurchgangslochs hinzu.

4. Wenn die Netzwerkeigenschaften von zwei Referenzschichten vor und nach dem Schichtenersatz unterschiedlich sind, sollten die beiden Referenzschichten nah beieinander sein, um die Impedanz zwischen Schichten und den Spannungsabfall auf dem Rückweg zu verringern.

5. Wenn Schichtwechselsignale dicht sind, sollte ein bestimmter Abstand zwischen den nahe gelegenen Erdungs- oder Stromversorgungslöchern gehalten werden. Wenn Schichtwechselsignale zahlreich sind, sollten mehr Löcher am Boden oder an der Stromversorgung gemacht werden.

(3) Übersprechen

Die Lösung für Übersprechen besteht darin, dass Hochgeschwindigkeitssignale, Taktsignale, andere Datensignale usw. voneinander getrennt werden sollten, um das 3W-Prinzip zu erfüllen.