Leiterplattentechnisch - Hochfrequenz-Leiterplattenhersteller Erklären Sie die Schritte der Leiterplatte

Was wir sagen, ist, das entworfene Schema in ein reales Diagramm zu verwandeln. PCB. Bitte unterschätzen Sie diesen Prozess nicht. Es gibt viele Dinge, die prinzipiell funktionieren können, aber im Engineering nicht realisiert werden können, oder andere nicht, so it's not difficult to make a gute Leiterplatte, Aber es ist nicht einfach, einen guten zu machen PCB.

Die beiden größten Schwierigkeiten im Bereich der Mikroelektronik sind die Verarbeitung von Hochfrequenzsignal und schwachem Signal. In diesem Aspekt, die Höhe der PCB Produktion ist besonders wichtig. Das gleiche Prinzip Design, die gleichen Komponenten, verschiedene Menschen machen Leiterplatte with different results, so wie man einen guten Leiterplatte? Basierend auf unseren bisherigen Erfahrungen, I would like to share my views on the following aspects:

1, Klare Designziele

So erhalten Sie eine Designaufgabe, vor allem, es ist notwendig, das Designziel zu klären, das Gewöhnliche ist PCB, Hochfrequenz PCB, Verarbeitung kleiner Signale PCB oder sowohl Hochfrequenz- als auch Kleinsignalverarbeitung PCB. Wenn es ein gewöhnliches PCB, Solange das Layout und die Verkabelung vernünftig und ordentlich sind, und die mechanische Größe ist genau, wie mittlere Lastleitung und lange Linie, Es ist notwendig, bestimmte Mittel anzunehmen, um die Last zu reduzieren, Stärkung des Antriebs für die lange Linie, und sich darauf konzentrieren, die Reflexion der langen Linie zu verhindern.

Wenn es mehr als 40MHz Signalleitungen auf der Platine gibt, Diese Signalleitungen sollten besonders berücksichtigt werden, wie Übersprechen zwischen Zeilen. Nach der Theorie des verteilten Parameters Netzwerk, Das Zusammenspiel von hoher Geschwindigkeit und deren Verbindung ist der entscheidende Faktor, die im Systemdesign nicht ignoriert werden können. Mit der Erhöhung der Gate-Übertragungsgeschwindigkeit, der Widerstand auf der Signalleitung wird entsprechend zunehmen, und das Übersprechen zwischen benachbarten Signalleitungen wird proportional zunehmen. Allgemein, Leistungsaufnahme und thermische Ableitung von Hochgeschwindigkeit sind auch sehr groß, die bei der Herstellung ausreichend beachtet werden sollten Hochgeschwindigkeit PCB.

Wenn es schwache Signale von Millivolt-Pegel oder sogar Mikrovolt-Pegel auf der Platine gibt, Besonderes Augenmerk sollte auf diese Signalleitungen gelegt werden. Weil das kleine Signal zu schwach ist, Es ist sehr einfach, durch andere starke Signale gestört zu werden. Abschirmungsmaßnahmen sind oft notwendig, sonst wird das Signal-Rausch-Verhältnis stark reduziert. Als Ergebnis, Das Nutzsignal wird durch Rauschen untertaucht und kann nicht effektiv extrahiert werden.

2, Verständnis der funktionalen Anforderungen der Komponenten, die für Layout und Verdrahtung verwendet werden

Wir wissen, dass einige spezielle Komponenten spezielle Anforderungen an Layout und Verdrahtung haben, wie das analoge Signal, das in lo und APH verwendet wird, und der analoge Signalverstärker erfordert stabile Stromversorgung und geringe Ripple. Der analoge Kleinsignalteil sollte so weit wie möglich vom Stromgerät entfernt sein. Auf dem OTI-Board, Der kleine Signalverstärkungsteil ist speziell mit einer Abschirmabdeckung ausgestattet, um die streunenden elektromagnetischen Störungen abzuschirmen. Der Glinkchip, der in OTI-Platine verwendet wird, nimmt ECL-Prozess an, das viel Strom verbraucht und viel Wärme erzeugt. Besonderes Augenmerk muss auf das Problem der Wärmeableitung im Layout gelegt werden. Wenn natürliche Wärmeableitung angenommen wird, Der Glinkchip sollte an einem Ort mit gleichmäßiger Luftzirkulation platziert werden, und die freigesetzte Wärme kann keinen großen Einfluss auf andere Chips haben. Wenn das Board mit Horn oder anderen Hochleistungsgeräten ausgestattet ist, Es kann zu einer ernsthaften Verschmutzung der Stromversorgung führen, which should also be paid enough attention

3, Berücksichtigung des Bauteillayouts

Der erste Faktor, der bei der Auslegung von Bauteilen zu berücksichtigen ist, ist die elektrische Leistung. Die Komponenten mit enger Verbindung sollten so weit wie möglich zusammengesetzt werden. Besonders für einige Hochgeschwindigkeit Linien, Das Layout sollte so kurz wie möglich sein, und das Leistungssignal und die kleinen Signalgeräte sollten getrennt werden. Auf der Prämisse der Erfüllung der Schaltungsleistung, Die Komponenten sollten sauber platziert werden, schön und einfach zu testen. Die mechanische Größe der Platine und die Lage der Buchse sollten ebenfalls sorgfältig berücksichtigt werden.

In Hochgeschwindigkeit System, Die Erdungs- und Übertragungsverzögerungszeit der Verbindungsleitung sind auch die ersten Faktoren, die bei der Systemplanung zu berücksichtigen sind. Die Übertragungszeit auf der Signalleitung hat großen Einfluss auf die Gesamtsystemgeschwindigkeit, speziell für die Hochgeschwindigkeit ECL-Schaltung. Obwohl der Block selbst eine hohe Geschwindigkeit hat, the system speed can be greatly reduced due to the increase of the delay time caused by the common interconnect on the backplane (there is about 2ns delay per 30cm Linie length), Es ist besser, den Synchronzähler auf die gleiche Platine zu setzen, weil die Verzögerungszeit der Signalübertragung auf verschiedene Platinen nicht gleich ist, was den Fehler des Schaltregistergenerators verursachen kann. Wenn es nicht auf ein Brett gelegt werden kann, Die Länge der Taktlinien von der gemeinsamen Taktquelle zu jeder Platine muss gleich sein, wenn Synchronisation der Schlüssel ist.

4, Berücksichtigung der Verkabelung

Mit der Fertigstellung von otni und star network design, es wird mehr Bretter mit Hochgeschwindigkeit Signalleitung über 100MHz zu entwerfen. Hier sind einige grundlegende Konzepte von Hochgeschwindigkeit line.

Übertragungsleitung:

Jeder "lange" Signalweg auf dem Leiterplatte kann als eine Art Übertragungsleitung angesehen werden. Wenn die Übertragungsverzögerungszeit der Leitung viel kürzer ist als die Anstiegszeit des Signals, Die Reflexion des Hauptsignals, das während der Anstiegszeit des Signals erzeugt wird, wird untergetaucht. Für die meisten MOS-Schaltungen, Das Verhältnis von Anstiegszeit zu Leitungsverzögerungszeit ist viel größer, so kann die Leitungslänge in Metern ohne Signalverzerrung gemessen werden. Für schnelle Logikschaltungen, besonders ultraschnelle ECL.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Hochgeschwindigkeitsschaltung auf einer relativ langen Linie ohne ernsthafte Wellenformverzerrung arbeiten zu lassen. TTL nimmt Schottky-Klemmmethode für die schnell fallende Kante an, so dass der Überschwing auf einem Niveau eines Diodenspannungsverfalls niedriger als das Erdungspotential geklemmt wird, was die hintere Pulsamplitude reduziert und Überschwingen an der langsam ansteigenden Kante zulässt, aber es wird durch die relativ hohe Ausgangsimpedanz (50-80 Ω) der Schaltung im Zustand des Pegels "H" abgeschwächt. Darüber hinaus ist das Rückstoßproblem aufgrund der hohen Immunität des Status "H" nicht sehr prominent. Bei Geräten der HCT-Serie ist der Verbesserungseffekt offensichtlicher, wenn Schottky-Diodenklemmung und Serienabschlussmethode verwendet werden.

Wenn es einen Lüfter entlang der Signalleitung gibt, Die oben beschriebene TTL-Fürmgebungsmethode scheint bei höherer Bitrate und schnellerer Kantenrate unzureichend zu sein. Weil es Reflexionswellen in der Linie gibt, sie neigen dazu, mit hoher Bitrate zu synthetisieren, was zu ernsthaften Signalverzerrungen und geringer Störfestigkeit führt. Daher, um das Reflexionsproblem zu lösen, Eine andere Methode wird normalerweise im ECL-System verwendet: Line Impedanz Matching-Methode. Auf diese Weise, Die Reflexion kann kontrolliert werden und die Integrität des Signals kann gewährleistet werden.

Streng genommen, für konventionelle TTL- und CMOS-Geräte mit geringerer Kantengeschwindigkeit, Übertragungsleitungen sind nicht sehr notwendig. For Hochgeschwindigkeit ECL-Geräte mit schnellerer Kantengeschwindigkeit, Übertragungsleitungen werden nicht immer benötigt. Allerdings, bei Nutzung von Übertragungsleitungen, Sie haben die Vorteile der Vorhersage von Leitungsverzögerungen und der Steuerung von Reflexion und Oszillation durch Impedanzanpassung.

1. Grundlegende Faktoren für die Entscheidung, ob die Übertragungsleitung genutzt wird oder nicht:

(1) Along the rate of the system signal, (2) connection distance, (3) capacitive load (fan out), (4) resistive load (line termination mode) 5) Allowable percentage of recoil and overshoot (reduction of AC immunity).

2. Mehrere Arten von Übertragungsleitungen

(1) Coaxial and twisted pair: they are often used for system to system connections. Die charakteristische Impedanz von Koaxialkabeln beträgt normalerweise 50 Ω und 75 Ω, und das von Twisted Pair ist normalerweise 110 Ω.

(2) Microstrip line on printed Leiterplatte: a microstrip line is a strip conductor (signal line). Es ist von der Bodenebene durch ein Dielektrikum getrennt. Wenn die Dicke der Linie, Breite und Abstand von der Bodenebene sind steuerbar, dann ist seine charakteristische Impedanz auch steuerbar. The characteristic impedance Z0 of microstrip line is:

Mehrere Arten von Leiterplatten-Übertragungsleitungen

(3) Stripline in Leiterplatte: Eine Stripline ist eine Kupferstripline, die in der Mitte des Dielektrikums zwischen zwei leitenden Ebenen platziert wird. Wenn die Dicke und Breite der Linie, die Dielektrizitätskonstante des Mediums und der Abstand zwischen zwei leitenden Ebenen steuerbar sind, dann ist auch die charakteristische Impedanz der Linie steuerbar:

Stripline in Leiterplatte

3. Beendigung der Übertragungsleitung

Wenn das Empfangsende einer Leitung mit einem Widerstand beendet wird, der der charakteristischen Impedanz der Leitung entspricht, die Übertragungsleitung wird parallele Klemmenverbindung genannt. Es wird hauptsächlich verwendet, um die beste elektrische Leistung zu erhalten, einschließlich Antriebslast.

Manchmal, um Stromverbrauch zu sparen, a 104 wird in Reihe mit dem Abschlusswiderstand verbunden, um einen AC-Abschlusskreis zu bilden, die den DC-Verlust effektiv reduzieren kann.

Ein Widerstand wird in Reihe zwischen dem Treiber und der Übertragungsleitung geschaltet, und die Klemme der Leitung ist nicht mehr mit dem Abschlusswiderstand verbunden. Diese Beendigungsmethode wird Reihenabschluß genannt. Das Überschwingen und Klingeln von langen Leitungen kann durch Seriendämpfung oder Serienabschlusstechnik gesteuert werden. Series damping is realized by using a small resistor (generally 10-75 Ω) connected in series with the output end of the driving gate. This damping method is suitable for connecting with lines whose characteristic impedance is controlled (such as backplane wiring, prited Leiterplatten ohne Bodenfläche, die meisten Wickeldrähte, etc.).

Fazit: Wenn Sie die oben genannten Schritte beherrschen, Sie können leicht ein gutes PCB, aber es dauert Jahre, diese Fähigkeiten zu meistern, Aber du musst dir keine Sorgen machen, IPCB hat reiche Erfahrung, wenn Sie technische oder produktbezogene Fragen haben, Bitte zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wir freuen uns, mit Ihnen zu kommunizieren.