Noticias de PCB - Preguntas y respuestas de expertos en diseño de PCB de alta velocidad

¿1. ¿ cómo lograr la línea de distribución diferencial de la señal del reloj de alta velocidad? ¿¿ cómo resolver el problema de la integridad de la señal en el diseño de alta velocidad? ¿¿ cómo se realiza el método de cableado diferencial? ¿¿ cómo lograr una línea de distribución diferencial para la línea de señal de reloj con solo un terminal de salida?

El experto respondió:

La integridad de la señal es básicamente un problema de coincidencia de resistencia. Los factores que afectan la coincidencia de resistencias incluyen la estructura y la resistencia de salida de la fuente de señal, la resistencia característica del rastro, las características del extremo de carga y la estructura topológica del rastro. La solución es confiar en la terminación del cableado y ajustar la estructura topológica.

Hay dos puntos a los que hay que prestar atención en el diseño de los pares diferenciales. Uno es que la longitud de los dos cables debe ser lo más larga posible, y el otro es que la distancia entre los dos cables (que está determinada por la resistencia diferencial) debe mantenerse constante, es decir, paralela. Hay dos formas paralelas, una es que dos cables funcionen uno al lado del otro en la misma capa, y la otra es que estos dos cables funcionen en dos capas adyacentes de arriba a abajo (arriba y abajo). En general, el primero tiene más implementaciones paralelas.

Para utilizar la línea de distribución diferencial, tiene sentido que tanto la fuente de señal como el extremo receptor sean señales diferenciales. Por lo tanto, para las señales de reloj con solo un terminal de salida, es imposible utilizar la línea de distribución diferencial.

2. en cuanto al cableado de señales diferenciales de alta velocidad. cuando los pares de líneas diferenciales de alta velocidad se encadenan en paralelo en el tablero de pcb, en el caso de la coincidencia de impedancias, debido al acoplamiento entre las dos líneas, se obtendrán muchos beneficios. Sin embargo, hay opiniones de que esto aumentará la atenuación de la señal y afectará la distancia de transmisión. ¿¿ es así? ¿ por qué? He visto en los paneles de evaluación de algunas grandes empresas que algunos cables de alta velocidad están lo más cerca y paralelos posible, y otros deliberadamente causan distancias entre dos cables eléctricos. No sé cuál es mejor. Mi señal es superior a 1 GHz y mi resistencia es de 50 ohm.

¿Cuando se utiliza el software para calcular, ¿ los pares diferenciales también se calculan con 50 ohms? ¿¿ o se calcula en 100 ohm? ¿¿ se puede agregar una resistencia de coincidencia entre los pares de líneas diferenciales en el extremo receptor? Gracias

El experto respondió:

Una de las razones de la atenuación de la energía de la señal de alta frecuencia es la pérdida del conductor (pérdida del conductor), incluido el efecto cutáneo, y la otra es la pérdida dieléctrica de la materia dieléctrica. Cuando la teoría electromagnética analiza el efecto de la línea de transmisión, se puede ver el grado de influencia de estos dos factores en la atenuación de la señal. El acoplamiento de las líneas diferenciales afectará su resistencia característica y se reducirá. De acuerdo con el principio del divisor (divisor), Esto reducirá el voltaje enviado por la fuente de señal a la línea. No he leído el análisis teórico de la atenuación de la señal causada por el acoplamiento, así que no puedo comentar esto.

El cableado del par diferencial debe estar adecuadamente cerca y paralelo. La llamada aproximación adecuada se debe a que la distancia afectará el valor de la resistencia diferencial, que es un parámetro importante para el diseño de pares diferenciales. La necesidad de paralelismo también es mantener la consistencia de la resistencia diferencial. Si las dos líneas se acercan repentinamente, la resistencia diferencial será inconsistente, lo que afectará la integridad de la señal y el retraso temporal.

La resistencia diferencial se calcula en 2 (z11 - z12), en la que z11 es la resistencia característica del propio rastro y z12 es la generada por el acoplamiento entre las dos líneas diferenciales, lo que está relacionado con la distancia de la línea. Por lo tanto, cuando la resistencia diferencial está diseñada para ser de 100 ohms, la resistencia característica del propio rastro debe ser ligeramente superior a 50 ohms. En cuanto a su tamaño, se puede calcular con un software de simulación. La resistencia de coincidencia entre los pares diferenciales en el extremo receptor suele sumarse y su valor debe ser igual al valor de la resistencia diferencial. De esta manera, la calidad de la señal será mejor.

3. cómo lidiar con algunos conflictos teóricos en el cableado real en el cableado real, muchas teorías entran en conflicto entre sí; Por ejemplo

1. procesar múltiples conexiones de tierra analógicas / digitales: en teoría deberían aislarse entre sí, pero en el cableado real de miniaturización y alta densidad, debido a limitaciones de espacio o aislamiento absoluto, las trazas de tierra analógicas de pequeña señal serán demasiado largas. Es difícil lograr una conexión teórica. Mi método es dividir el suelo del módulo funcional analógico / digital en una isla completa, a la que se conecta el suelo analógico / digital del módulo funcional. Luego se conectan las Islas al suelo "grande" a través de zanjas. Me pregunto si este método es correcto.

2. en teoría, la conexión entre el Oscilador de cristal y la CPU debe ser lo más corta posible. Debido a la disposición estructural, la conexión entre el Oscilador de cristal y la CPU es relativamente delgada, por lo que se interfiere y el trabajo es inestable. ¿¿ cómo resolver este problema desde el cableado? Hay muchos más problemas como este, especialmente EMC y EMI a tener en cuenta en el cableado de PCB de alta velocidad. hay muchos conflictos entre ellos, lo cual es un dolor de cabeza. ¿¿ cómo resolver estos conflictos? Gracias!

El experto respondió:

A básicamente, la División y el aislamiento de la puesta a tierra analógico / digital son correctos. Hay que tener en cuenta que el rastro de la señal debe ser lo más alejado posible de los lugares divididos (fosos), y la ruta de corriente de retorno de la fuente de alimentación y la señal no debe ser demasiado grande.

El Oscilador de cristal B es un circuito de oscilación de retroalimentación positiva analógico. Para tener una señal oscilante estable, debe cumplir con las especificaciones de ganancia y fase del bucle. Las especificaciones de oscilación de esta señal analógica son fácilmente perturbadas. Incluso si se agregan rastros de protección de tierra, es posible que no se pueda aislar completamente la interferencia. Si la distancia es demasiado larga, el ruido en el plano del suelo también afectará el circuito de oscilación de retroalimentación positiva. Por lo tanto, la distancia entre el Oscilador de cristal y el chip debe ser lo más cercana posible.

C es cierto que hay muchos conflictos entre el cableado de alta velocidad y los requisitos del emi. Pero el principio básico es que el aumento de la resistencia y la capacidad del EMI o las gotas magnéticas de ferrita no causarán que algunas características eléctricas de la señal no cumplan con las especificaciones. Por lo tanto, es mejor utilizar las habilidades de organizar rastros y apilar PCB para resolver o reducir problemas de emi, como la entrada de señales de alta velocidad en la capa Interior. Finalmente, se utiliza un método de condensadores de resistencia o cuentas magnéticas de ferritas para reducir el daño a la señal.

4. problemas antiinterferencia en las partes analógicas y digitales. A / D es frecuente en algunos sistemas. Problema: para mejorar la antiinterferencia, además de separar el suelo analógico del digital, solo se conecta un punto de la fuente de alimentación y se engrosan el suelo y el cable de alimentación. ¡¡ espero que los expertos puedan dar algunas buenas opiniones y sugerencias!

El experto respondió:

Además del aislamiento a tierra, preste atención a la parte de alimentación del circuito analógico. Si la fuente de alimentación se comparte con el circuito digital, es mejor agregar un circuito de filtro. Además, las señales digitales y analógicas no deben entrecruzarse y, en particular, no deben cruzar puntos de tierra (fosos).

5. cableado automático de señales de alta velocidad. Para maximizar la calidad de las señales de alta velocidad, estamos acostumbrados al cableado manual, pero la eficiencia es demasiado baja. El uso de routers automáticos no puede monitorear el modo de devanado, el número de agujeros y la ubicación de las señales clave. ¿El enrutamiento manual y el enrutamiento automático de señales clave reducirán la tasa de diseño del enrutamiento automático, y el ajuste de los resultados del enrutamiento automático significa más carga de trabajo de enrutamiento, ¿ cómo equilibrar las contradicciones anteriores y utilizar enrutadores excelentes para ayudar a completar el enrutamiento de señales de alta velocidad?

El experto respondió:

Ahora, los routers automáticos de la mayoría de los programas de cableado fuerte establecen restricciones para controlar el método de devanado y el número de agujeros. Las capacidades de los motores de devanado y los proyectos de configuración de restricciones de diferentes empresas EDA a veces varían mucho. Por ejemplo, si hay suficientes restricciones para controlar la forma en que se controlan los devanados en forma de serpiente, si es posible controlar el espaciamiento de los rastros de los pares diferenciales, etc. esto afectará si el método de cableado del cableado automático se ajusta a las ideas del diseñador. Además, la dificultad de ajustar manualmente el cableado también está absolutamente relacionada con la capacidad de la máquina de devanado. Por ejemplo, la capacidad de empuje del rastro, la capacidad de empuje del agujero, o incluso la capacidad de empuje del rastro para el recubrimiento de cobre, etc. por lo tanto, elegir un router con una fuerte capacidad de motor de devanado es la solución.

¿6 ¿ hay alguna especificación para el diseño de la muestra? ¿¿ puedes consultarlo? ¿¿ cómo diseñar la probeta de acuerdo con la situación real de la placa? ¿Hay algún problema al que prestar atención? Gracias

El experto respondió:

La placa de prueba se utiliza para medir si la resistencia característica de la placa de PCB producida cumple con los requisitos de diseño con TDR (reflector de dominio de tiempo). En general, hay dos casos de resistencia a controlar: un solo cable y un par diferencial. Por lo tanto, el ancho de la línea y el espaciamiento de la línea en la muestra (cuando hay pares diferenciales) deben ser los mismos que las líneas a controlar. Lo más importante es la ubicación del punto de tierra durante el proceso de medición. Para reducir la inducción del cable de tierra, la posición de tierra de la sonda TDR suele estar muy cerca de la punta de la sonda. Por lo tanto, la distancia y el método entre el punto de medición de la señal y el punto de tierra en la muestra deben coincidir con la sonda utilizada.

7. sobre el diseño de PCB de alta velocidad, el problema de la puesta a tierra cubierta de cobre en el área en blanco de la capa citic. ¿En el diseño de PCB de alta velocidad, el área en blanco de la capa de señal puede estar cubierta de cobre, ¿ está bien fundamentada la capa de señal múltiple de cobre o media conexión y media conexión?

El experto respondió:

En términos generales, la mayoría de los bronceados en áreas vacías están fundamentados. Cuando se aplica cobre al lado de la línea de señal de alta velocidad, solo hay que prestar atención a la distancia entre el cobre y la línea de señal, ya que el cobre aplicado reduce ligeramente la resistencia característica del rastro. También se debe tener cuidado de no afectar la resistencia característica de otras capas, como en la estructura de líneas de doble banda.

8. resistencia característica. Gracias por responder a mi última pregunta. La última vez que dijiste que el plano de alimentación y el plano de tierra eran básicamente planos metálicos, por lo que tenían un efecto de blindaje tanto en el campo eléctrico como en el campo magnético. ¿¿ puedo usar el modelo de línea MICROSTRIP para calcular la resistencia característica de la línea de señal en el plano de potencia? ¿¿ se puede utilizar el modelo de línea de banda para calcular la señal entre tiempos?

El experto respondió:

Sí, al calcular la resistencia característica, tanto el plano de alimentación como el plano de tierra deben considerarse como el plano de referencia. Por ejemplo, una placa de cuatro capas: la capa de alimentación superior está conectada con la capa inferior de la formación. En este momento, el modelo de resistencia característica de la capa superior es un modelo de línea de MICROSTRIP con el plano de potencia como plano de referencia.

9. problemas de coincidencia de líneas de señal de alta velocidad. ¿En el diseño de la placa de alta velocidad (como la placa base p4), ¿ por qué se necesitan líneas de señal de alta velocidad (como datos de CPU y líneas de señal de dirección) para coincidir? ¿Si no coinciden, ¿ cuáles son los peligros ocultos? ¿¿ qué factores determinan el rango de longitud de coincidencia (es decir, la diferencia de tiempo de la línea de señal) y cómo se calcula?

El experto respondió:

La razón principal de la coincidencia de la resistencia característica del rastro es evitar que la reflexión causada por el efecto de la línea de transmisión de alta velocidad afecte la integridad y el tiempo de vuelo de la señal. En otras palabras, si no coincide, la señal se reflejará, afectando así su calidad.

El rango de longitud de todas las trazas se establece de acuerdo con los requisitos de cronología. Hay muchos factores que afectan el tiempo de retraso de la señal, y la longitud de la pista es solo uno de ellos. P4 requiere que la longitud de algunas líneas de señal esté dentro de un cierto rango. Es un margen de tiempo calculado en función del modo de transmisión utilizado por la señal (reloj público o sincronización de la fuente) y asigna una parte de la longitud de seguimiento que permite errores. En cuanto al cálculo de las series temporales de los dos patrones anteriores, debido a las limitaciones de tiempo y espacio, no es conveniente describirlo en detalle aquí.