Alta vElocidad PCB Board design is often overlooked or quite important. El diseño del tablero del sistema se ha convertido en una parte integral del propio diseño., Por lo tanto, es importante entender los mecanismos que influyen en el rendimiento del diseño de enlaces de señales de alta velocidad.. Aunque sea ingeniero, También podríamos "crear" más problemas. Por lo tanto, no sea demasiado exigente y deje que el ingeniero CAD se hunda en un diseño que no puede traer ninguna mejora de rendimiento. A veces se ignoran las almohadillas expuestas, Sin embargo, es importante hacer pleno uso de los enlaces de señal y ayudar al equipo a disipar el calor.. La almohadilla expuesta, comúnmente conocida como pin 0 del dispositivo analógico, es la almohadilla debajo de la mayoría de los dispositivos actuales. Este es un contacto importante a través del cual todas las conexiones internas de tierra del chip se conectan típicamente al punto central debajo del dispositivo. ¿Te has dado cuenta de que muchos convertidores y amplificadores carecen de alfileres de tierra?? La almohadilla expuesta es la razón. The key is to properly secure (i.e. solder) this pin to the Placa de circuito impreso(PCB) with a robust electrical and thermal connection, De lo contrario, el diseño del sistema puede sufrir todo tipo de daños.
El uso de almohadillas expuestas para conexiones eléctricas y térmicas es básicamente un proceso de tres pasos. First, Copiar siempre que sea posible las almohadillas expuestas en todas las capas de PCB, Esto proporcionará una conexión térmica más gruesa a todos los planos de puesta a tierra y puesta a tierra para una rápida disipación de calor. Este paso es adecuado para equipos y aplicaciones de alta potencia con múltiples canales. Electricidad, Esto proporcionará una buena conexión equipotential para todos los planos de puesta a tierra. Incluso puede copiar almohadillas expuestas en la parte inferior, Sirve como colchón de aire caliente, punto de desacoplamiento e instalación del radiador inferior.
Segundo, Dividir la almohadilla expuesta en varias partes iguales, como un tablero de ajedrez. Esto se puede hacer de dos maneras: mediante el uso de serigrafía de sombras cruzadas o máscaras de soldadura en almohadillas abiertas expuestas. Este paso asegura una conexión segura entre el dispositivo y el PCB. En el proceso de montaje de reflow, No está claro cómo fluirá la pasta y eventualmente conectará el dispositivo al PCB. El problema es que las conexiones pueden existir, pero no están distribuidas uniformemente. Sólo puede haber una conexión, y la conexión es pequeña, O peor, Conectar en una esquina. La División de las almohadillas expuestas en secciones más pequeñas garantiza un punto de conexión en cada área, Conduce a una mayor robustez, Almohadilla de unión uniforme expuesta. Asegúrese de que cada sección tiene un orificio de puesta a tierra. Cada área suele ser lo suficientemente grande para acomodar múltiples orificios. Antes del montaje, asegúrese de llenar cada orificio con pasta de soldadura o resina epoxi. Este paso es importante para asegurar que la pasta de almohadilla expuesta no vuelva a estos huecos a través del agujero, Reducir las posibilidades de conexión correcta. A veces ignoramos el propósito de usar desacoplamiento, pero dispersamos muchos de los valores del condensador en el tablero de circuitos para que la fuente de alimentación de baja impedancia pueda ser puesta a tierra.. Pero la pregunta sigue siendo: Cuántos condensadores se necesitan? Many literatures state that multiple capacitors and multiple values should be used to reduce the impedance of the power transmission system (PDS), Pero eso no es totalmente cierto.. De hecho,, La impedancia del PDS se puede reducir simplemente seleccionando el valor correcto y el condensador "tipo" correcto.. Sin embargo,, Veamos la curva verde de nuevo., Sólo utiliza 0.Condensadores de 1 μf y 10 μf del mismo diseño. Esto demuestra que si se utiliza el condensador correcto, No necesitas usar tantos valores de condensador. This also helps save on layout and bill of materials (BOM) costs. Sin embargo,, No todos los condensadores son "creados iguales"., Incluso dentro del mismo proveedor, Diferencias en el proceso, Tamaño y estilo. Si no se utiliza el condensador correcto, Si se utilizan varios condensadores o varios tipos diferentes de condensadores, Los resultados pueden ser contraproducentes para el PDS. La colocación de condensadores o el uso de diferentes técnicas y tamaños de condensadores pueden producir circuitos de inducción que responden de manera diferente a las frecuencias dentro del sistema y resuenan entre sí. Es importante entender la respuesta de frecuencia de los tipos de condensadores utilizados en el sistema. La selección aleatoria de condensadores puede hacer que el esfuerzo de diseño del sistema PDS de baja impedancia se pierda.. Diseño de PDS cualificados, Se requieren varios condensadores. Los valores típicos de Capacitancia utilizados en PCB sólo reducen la impedancia en el rango de frecuencia de aproximadamente 500 MHz en DC o cerca de DC. Más de 500 MHz, La Capacitancia será determinada por la Capacitancia interna formada por el PCB. Si la pila de energía y el plano de tierra son lo suficientemente apretados? Hacerlo, Diseño de apilamiento de PCB para condensadores planos más grandes. Por ejemplo:, La pila de seis capas puede incluir una capa superior de señal, Planta baja, Nivel de poder, Segunda capa de potencia, Segundo piso, Capa de señal inferior. La capa de tierra y la capa de energía se especifican para estar cerca unos de otros en una estructura apilada. La configuración de la distancia entre las dos capas a 2 ~ 4 mils dará lugar a una Capacitancia plana inherente de alta frecuencia. Las ventajas de este condensador son:, Sólo tiene que explicarlo en las instrucciones de fabricación de PCB. Si el plano de alimentación debe separarse y hay múltiples carriles de alimentación vdd en el mismo plano, Use el plano de potencia más grande posible. No dejes espacio., También tenga cuidado con los circuitos sensibles. Esto permitirá que la Capacitancia del plano vdd alcance:. If the design allows for extra layers (six instead of eight in this example), Se colocarán dos planos de puesta a tierra adicionales entre el segundo plano de potencia y el segundo plano de puesta a tierra.. En el mismo intervalo de 2 ~ 3 ml, the inherent capacitance of the stacked structure will be doubled (Figure 6). Esta estructura es más fácil de diseñar, A continuación, se pueden añadir más condensadores discretos de alta frecuencia para mantener una baja Impedancia.
Es un trabajo importante minimizar la onda de tensión que ocurre en respuesta a la demanda de corriente de la fuente de alimentación., Pero a menudo ignorado, PDS del PDS. Todos los circuitos necesitan corriente, Algunos circuitos requieren una gran cantidad de corriente, Algunos circuitos requieren un suministro de corriente más rápido. Las ondas de tensión debidas a las necesidades actuales del circuito pueden minimizarse mediante un buen desacoplamiento, una fuente de alimentación de baja impedancia o un plano de puesta a tierra y una buena pila de PCB. De acuerdo con la estrategia de desacoplamiento utilizada, Si la corriente de conmutación del diseño del sistema es 1a, la impedancia del PDS es 10m, Onda de tensión de 10 MV. La fórmula de cálculo es simple: v = ir. Con apilamiento perfecto de PCB, Puede cubrir el rango de alta frecuencia, while the low frequency range (<500MHz) can be covered by using traditional decoupling at the starting entry point of the power plane and around high power or inrush current devices. Esto asegurará que la impedancia PDS permanezca constante en todo el rango de frecuencia. No hay necesidad de colocar condensadores en todas partes., Además, no es necesario romper todas las reglas de fabricación para instalar condensadores en cada IC. Si se requiere este exceso, Hay otros problemas en el circuito.
Algunos diseños inevitablemente tienen planos de circuito superpuestos. In some cases it may be a sensitive analog plane (be it power, Tierra, or signal), La siguiente capa es un plano digital ruidoso. La mayoría de los diseñadores piensan que no es importante porque el avión está a otra altura. Hagamos una prueba simple.. Tomando como ejemplo la capa, Inyectar una señal en cualquier plano. Ahora, conecte otra capa que se acopla cruzada con la capa adyacente al analizador de espectro. Puede ver cuántas señales están acopladas a las capas adyacentes? Aunque los dos están separados por 40 mils, Sigue siendo capacitivo porque todavía acopla la señal a los planos adyacentes a ciertas frecuencias. Por ejemplo:, Plano digital de alto ruido en una capa con señal de conmutación de alta velocidad 1v, which means that another layer will "see" 1mV of coupling (about 60dB of isolation). For a 12-bit analog-to-digital converter (ADC) with a 2Vp-p full-scale swing, this is a coupling of 2 significant bits (LSBs). Para algunos sistemas, esto puede no ser un problem a, but it should be noted that if you boost by 2 bits (from 12 to 14 bits), La sensibilidad sólo se cuadruplica, O 8 LSB. Ignorar este acoplamiento interplanetario puede invalidar el sistema o afectar el rendimiento del diseño. Cabe señalar que el acoplamiento entre dos planos puede exceder la imaginación.. Esto debe tenerse en cuenta cuando el acoplamiento del ruido se encuentra en el espectro de interés.. A veces, el diseño indica que una señal o plano inesperado se acoplará a través de diferentes capas, Tenga esto en cuenta al depurar sistemas sensibles. Los problemas pueden ocurrir en uno de los siguientes niveles.
Una pregunta común planteada por los diseñadores de cadenas de señales analógicas es:, Si el plano de puesta a tierra debe dividirse en planos de puesta a tierra agnd y dgnd cuando se utiliza ADC? La respuesta simple es: depende de. La respuesta detallada es: normalmente no separados. En la mayoría de los casos, La separación ciega del plano de puesta a tierra sólo aumenta la Inductancia de la corriente de retorno, Por lo tanto, hace más daño que bien. Remember the formula V=L(di/dt)? Con el aumento de la Inductancia, Aumento del ruido de tensión. Con el aumento de la Inductancia, Lo mismo ocurre con la impedancia PDS que has estado tratando de reducir. Con el aumento de la demanda de muestreo ADC, Hay tantas maneras de aumentar la corriente de conmutación. Por lo tanto, a menos que haya una razón para separar el suelo, Mantenga estas conexiones terrestres.
La clave es dividir el circuito correctamente para no tener que separar el plano de tierra. Tenga en cuenta que si el diseño permite que el circuito permanezca en sus respectivas áreas, no es necesario separar el plano de tierra. El Departamento proporciona un punto estelar, Por consiguiente,, Limitar la corriente de retorno a una parte específica del circuito. Por ejemplo:, Las limitaciones de tamaño impiden una buena partición de diseño de la placa. Esto puede deberse a que las fuentes de alimentación de autobuses exigentes o los circuitos digitales ruidosos deben colocarse en zonas específicas para cumplir los requisitos de diseño o tamaño tradicionales.. En este caso, La separación del plano de puesta a tierra es la clave para un buen rendimiento. Sin embargo,, Para que el diseño general sea eficaz, Estas conexiones a tierra también deben estar conectadas a través de un puente o punto de conexión en el tablero.. Por consiguiente,, Los puntos de conexión se distribuirán uniformemente en un plano de puesta a tierra separado.. El punto de conexión en el PCB es a menudo el lugar donde la corriente de retorno puede pasar sin degradar el rendimiento o forzar el acoplamiento de la corriente de retorno al circuito sensible.. Si el punto de conexión está cerca o por debajo del convertidor, No hay necesidad de separar el suelo..
Hay tantos comentarios sobre el diseño, Siempre es confuso pensar en el diseño. La tecnología y los principios han sido parte de la "cultura del diseño" de Adi. Los ingenieros tienden a aprender de la experiencia de diseño del pasado, La presión para vender un producto también impide a los diseñadores cambiar o probar algo nuevo. Se aferran a las compensaciones de riesgo hasta que surgen problemas importantes en el sistema. En el Comité de evaluación, Unidad, Nivel del sistema, Una sola puesta a tierra simple para todos los casos. Una buena partición del circuito es la clave, Esto también afectará a la disposición del plano y las capas adyacentes. Tenga en cuenta que el acoplamiento cruzado es posible si el plano sensible es mayor que el plano digital ruidoso. El montaje también es un factor importante. Las instrucciones de fabricación proporcionadas al taller de PCB o al taller de montaje se utilizarán plenamente para garantizar una conexión fiable entre la almohadilla expuesta del CI y el PCB.. Numerosos sistemas pueden verse afectados por el mal rendimiento del sistema debido al montaje inadecuado. Sin embargo,, El desacoplamiento cerca del punto de entrada del plano de potencia y del pin vdd del convertidor siempre es beneficioso. Aumento, Desacoplamiento intrínseco de alta frecuencia, Utilización de fuentes de alimentación compactas y planos de puesta a tierra a intervalos no superiores a 4 mils. No hay costo adicional para este enfoque, Actualizar las instrucciones de fabricación de PCB en 5 minutos. No todas las características específicas pueden tenerse en cuenta al diseñar sistemas de alta velocidad., Diseño del convertidor de alta resolución. Cada aplicación es diferente, Algunos son aún más únicos. Sin embargo,, Los puntos anteriores ayudan a los diseñadores a entender mejor el diseño futuro del sistema
PCB Board.
