Blog de PCB - Efecto de la línea de transmisión en el diseño de PCB de alta velocidad

Proceso de alta velocidad PCB Board Diseño, Debido al efecto de la línea de transmisión, Causará algunos problemas de integridad de la señal. Cómo manejar? Aquí hay cuatro puntos para compartir:

1. Controlar estrictamente la longitud del cable de red clave

Si hay un borde de Transición de alta velocidad en el diseño, se debe considerar la influencia de la línea de transmisión en el PCB. Este problema es más grave en los chips de circuitos integrados rápidos de uso común que tienen una frecuencia de reloj muy alta. Hay algunos principios básicos para resolver este problema: si se utiliza un circuito CMOS o ttl para el diseño, la frecuencia de funcionamiento es inferior a 10 MHz, la longitud del cableado no debe exceder de 7 pulgadas. La frecuencia de funcionamiento es de 50 MHz y la longitud del cableado no debe exceder de 1,5 pulgadas. Si la frecuencia de funcionamiento es igual o superior a 75 MHz, la longitud del cableado debe ser inferior a 1 pulgada. El chip Gaas debe tener una longitud de cableado de 0,3 pulgadas. Si se supera este estándar, hay un problem a con la línea de transmisión.

2. Planificación racional de la topología de trazas

Otra forma de resolver el impacto de la línea de transmisión es elegir la ruta de enrutamiento correcta y la topología de la terminal. La topología de enrutamiento se refiere a la secuencia de enrutamiento y la estructura de enrutamiento de los cables de red. Cuando se utiliza un dispositivo lógico de alta velocidad, la señal con un borde de cambio rápido se distorsiona por la trayectoria de la rama en la trayectoria de la línea troncal de la señal, a menos que la longitud de la rama de la pista se mantenga corta. En circunstancias normales, el cableado de PCB utiliza dos topologías básicas, a saber, el cableado de cadena de crisantemo y la distribución de estrellas. Para el cableado de cadena Daisy, el cableado comienza en el controlador y luego llega al receptor. Si la resistencia en serie se utiliza para cambiar las características de la señal, la resistencia en serie debe estar cerca del terminal de accionamiento. En el aspecto de la interferencia armónica de alto orden del cableado de control, el cableado de la cadena crisantemo tiene un buen efecto. Sin embargo, la tasa de enrutamiento de este método de enrutamiento no es fácil de enrutar al 100%. En el diseño real, hacemos que la longitud de la rama en el cableado de la cadena de crisantemo sea lo más corta posible, el valor de la longitud segura debe ser: la topología estelar puede evitar eficazmente el problema asincrónico de la señal del reloj, pero se completa manualmente en el tablero de PCB de alta densidad. El cableado es muy difícil. El uso de un conector externo automático es un método para realizar el cableado de la estrella. Las resistencias de terminación son necesarias en cada rama. El valor de la resistencia terminal debe coincidir con la impedancia característica de la conexión. Esto se puede calcular utilizando herramientas manuales o CAD para calcular el valor de impedancia característica y el valor de resistencia de coincidencia terminal. En los dos ejemplos anteriores se utilizan resistencias terminales simples, pero en la práctica se pueden utilizar terminales coincidentes más complejos. Una opción es la terminación de la coincidencia RC. El terminal RC Match puede reducir el consumo de energía, pero sólo se puede utilizar cuando el funcionamiento de la señal es relativamente estable. Este método es adecuado para emparejar señales de línea de reloj. La desventaja es que la Capacitancia en el terminal RC Match puede afectar la forma y velocidad de la señal. Los terminales de emparejamiento de resistencia en serie no generan energía adicional, sino que reducen la velocidad de transmisión de la señal. Este método se utiliza en el circuito de conducción de autobuses, donde el efecto de retardo de tiempo es muy pequeño. La ventaja de la terminal de emparejamiento de resistencia en serie es que puede reducir el número de componentes utilizados y la densidad de cableado en el tablero de circuitos. Un método es separar los terminales coincidentes, donde los componentes coincidentes deben colocarse cerca del receptor. La ventaja es que no reduce la señal y evita el ruido. Se utiliza generalmente para señales de entrada ttl (Act, hct, Fast). Además, debe tenerse en cuenta el tipo de embalaje y el tipo de instalación de la resistencia de emparejamiento terminal. En general, la Inductancia de la resistencia de montaje de superficie SMD es menor que la del elemento a través del agujero, por lo que el elemento de embalaje SMD se convierte en. Si selecciona resistencias de serie comunes, también hay dos métodos de instalación: vertical y horizontal. En el método de montaje vertical, uno de los pines de montaje de la resistencia es muy corto, lo que puede reducir la resistencia térmica entre la resistencia y el tablero de circuitos y hacer que el calor de la resistencia se libere más fácilmente al aire. Pero una instalación vertical más larga aumentará la Inductancia de la resistencia. Debido a la instalación más baja, la instalación horizontal tiene una Inductancia más baja. Sin embargo, las resistencias de sobrecalentamiento se desplazarán y, en el peor de los casos, las resistencias se abrirán, lo que dará lugar a que los terminales de trazas de PCB no coincidan y se conviertan en un posible factor de fallo.

3. Métodos para suprimir la interferencia electromagnética

Una buena solución a los problemas de integridad de la señal mejorará la compatibilidad electromagnética (EMC) de los PCB. Es importante asegurarse de que el PCB esté bien conectado a tierra. El uso de la capa de señal con el plano de puesta a tierra es un método muy eficaz para el diseño complejo. Además, la densidad de señal de la capa exterior de la placa de circuito es una buena manera de reducir la radiación electromagnética. Este enfoque se puede lograr mediante el uso de la tecnología de "capa superficial" diseño de "capas" para la fabricación de PCB. Las capas superficiales se realizan mediante la adición de una combinación de capas aislantes delgadas y microporos para penetrar estas capas en PCB de proceso común. Las resistencias y condensadores se pueden incrustar debajo de la capa superficial y la densidad de trazas por unidad de área casi se duplicará, reduciendo así el volumen de PCB. La reducción del área de la placa de PCB tiene un gran efecto en la estructura topológica de la traza, lo que significa que el bucle de corriente se reduce, la longitud de la traza de rama se reduce, y la radiación electromagnética es aproximadamente proporcional al área del bucle de corriente. Al mismo tiempo, las características de pequeño volumen significan que se pueden utilizar dispositivos de embalaje de plomo de alta densidad, lo que a su vez reduce la longitud de los cables, reduce los bucles de corriente y mejora la compatibilidad electromagnética.

4. Otras tecnologías disponibles

Para reducir la Sobretensión transitoria en la fuente de alimentación del chip IC, El condensador de desacoplamiento debe añadirse al chip IC. Esto elimina eficazmente la influencia de la falla de la fuente de alimentación y reduce la radiación del Circuito de alimentación en la placa de circuito impreso.. Cuando el condensador de desacoplamiento está conectado directamente a la pierna de potencia del CI en lugar del plano de potencia, El efecto de suavizar la falla es:. Por eso algunos dispositivos tienen condensadores de desacoplamiento en sus tomas, Otros requieren que el condensador de desacoplamiento esté lo suficientemente cerca del dispositivo. Cualquier equipo de alta velocidad y alta potencia debe colocarse lo más cerca posible para reducir la Sobretensión transitoria de la tensión de alimentación.. Avión sin energía, Un largo rastro de energía crea un bucle entre la señal y el bucle, Convertirse en una fuente de radiación y un circuito sensible. Una situación en la que una trayectoria forma un bucle que no pasa por el mismo cable de red u otra trayectoria se llama un bucle abierto.. Si el bucle pasa a través de otras trazas de la misma red, Formación de un bucle cerrado. Antenna effects are created in both cases (wire antennas and loop antennas). Generación externa de radiación EMI por antena, Y es un circuito sensible en sí mismo. El bucle cerrado es necesario porque produce radiación aproximadamente proporcional al área del bucle cerrado PCB Board.