Tecnología de PCB - Consideraciones sobre la integridad de la señal de alimentación en el diseño de protección de PCB

En el diseño de pcb, generalmente nos preocupamos por la calidad de la señal, pero a veces tendemos a limitarnos a los cables de señal para estudiar y considerar la fuente de alimentación y la puesta a tierra como condiciones ideales. Aunque esto puede simplificar el problema, esta simplificación ya no es factible en el diseño de alta velocidad de china. Aunque el resultado más directo del diseño del circuito se manifiesta en la integridad de la señal, no debemos ignorar el diseño de la integridad de la fuente de alimentación por esto. Porque la integridad de la fuente de alimentación afecta directamente la integridad de la señal de la placa de circuito impreso final. La integridad eléctrica está estrechamente relacionada con la integridad de la señal, y en muchos casos, la razón principal de la distorsión de la señal es el sistema eléctrico. Por ejemplo, el ruido de rebote de la puesta a tierra es demasiado grande, el diseño del condensadores de desacoplamiento no es adecuado, el impacto del bucle es muy grave, la División de múltiples planos de alimentación / puesta a tierra no es buena, el diseño de la formación de puesta a tierra no es razonable, la corriente no es uniforme, etc.

1 - condensadores de desacoplamiento

¿Todos sabemos que agregar algunos condensadores entre la fuente de alimentación y el suelo puede reducir el ruido del sistema, pero ¿ cuántos condensadores deben agregarse a la placa de circuito? ¿¿ cuál es el valor adecuado para cada capacitor? ¿¿ cuál es la mejor posición de cada capacitor? Al igual que estos problemas, generalmente no los consideramos seriamente, sino que lo hacemos de acuerdo con la experiencia del diseñador, y a veces incluso pensamos que cuanto menor sea el capacitor, mejor. En el diseño de alta velocidad debemos tener en cuenta los parámetros parasitarios de los condensadores, calcular cuantitativamente el número de condensadores de desacoplamiento, el valor de la capacidad de cada uno de ellos y la ubicación específica en la que se colocan para garantizar que la resistencia del sistema esté dentro del rango de control, que es un principio básico. es la capacidad de desacoplamiento necesaria, ninguna de las cuales falta, Y no hay condensadores superfluos.

2 - repunte del suelo

Cuando la velocidad de borde de los dispositivos de alta velocidad es inferior a 0,5 ns, la velocidad de intercambio de datos de los autobuses de datos de gran capacidad es muy rápida. Cuando produce fuertes ondulaciones en la capa de potencia, afectando así la señal, se produce un problema de inestabilidad de potencia. Cuando la corriente que pasa por el circuito de tierra cambia, se genera un voltaje debido a la inducción del circuito. Cuando el borde ascendente se acorta, la tasa de variación de la corriente aumenta y el voltaje de rebote de la tierra aumenta. En este momento, el plano de tierra (tierra) ya no es el nivel cero ideal, y la fuente de alimentación no es el potencial de corriente continua ideal. Cuando aumenta el número de puertas que se cambian al mismo tiempo, el rebote del suelo se vuelve más grave. Para los autobuses de 128 bits, puede haber 50 - 100 líneas de E / s que cambian en el mismo borde del reloj. En este momento, los inductores que retroalimentan la fuente de alimentación y el circuito de tierra de la unidad de E / s que se cambia simultáneamente deben ser lo más bajos posible, de lo contrario, se producirán cepillos de tensión cuando se conecte al mismo suelo en reposo. el rebote de tierra se puede ver en todas partes, como chips, encapsulamientos, conectores o placas de circuito, lo que puede provocar un rebote de tierra, lo que puede causar problemas de integridad de la fuente de alimentación.

Desde el punto de vista del desarrollo tecnológico, el borde ascendente del dispositivo solo disminuirá y el ancho del bus solo aumentará. La única manera de mantener el rebote del suelo en un nivel aceptable es reducir la Potencia y la inducción de distribución del suelo. Para el chip, esto significa moverse al chip de matriz, colocar la mayor cantidad posible de energía y tierra, y conectar el cableado al paquete lo más corto posible para reducir la inducción. Para el encapsulamiento, esto significa encapsulamiento de capa móvil para acercar la distancia entre los planos de tierra de la fuente de alimentación, como se utiliza en el encapsulamiento bga. Para los conectores, esto significa usar más Pins de tierra o rediseñar el conector para que tenga una fuente de alimentación interna y un plano de tierra, como un cable de cinta basado en el conector. Para las placas de circuito, esto significa que las fuentes de alimentación adyacentes y los planos de tierra están lo más cerca posible. Debido a que la inducción es proporcional a la longitud, hacer que la conexión entre la fuente de alimentación y el suelo sea lo más corta posible reducirá el ruido del suelo.

3 - sistema de distribución

El diseño de integridad eléctrica es un problema muy complejo, pero cómo controlar la resistencia entre el sistema eléctrico (fuente de alimentación y plano de tierra) en los últimos años es la clave del diseño. En teoría, cuanto menor sea la resistencia entre los sistemas eléctricos, mejor, menor será la resistencia, menor será la amplitud de ruido y menor será la pérdida de voltaje. En el diseño real de corrección de pcb, la resistencia objetivo que queremos lograr se puede determinar especificando el voltaje máximo y el rango de variación de la fuente de alimentación, y luego ajustando los factores relevantes en el circuito, la resistencia de cada parte del sistema eléctrico (relacionada con la frecuencia) se acerca a la resistencia objetivo.