Tecnología de PCB - Análisis de los métodos de diseño y cableado en el diseño de PCB de señal mixta

Otra dificultad en el diseño moderno de PCB de señal mixta es que hay cada vez más dispositivos lógicos digitales diferentes, como gtl, lvttl, lvcmos y LVDS logic. Los umbrales lógicos y las oscilaciones de voltaje de cada circuito lógico son diferentes, pero estos diferentes umbrales lógicos tienen circuitos con oscilaciones de voltaje que deben diseñarse juntos en el pcb. Aquí, a través de un análisis en profundidad del diseño de PCB de alta densidad, alto rendimiento y señal mixta y el diseño de cableado, puede dominar las estrategias y tecnologías exitosas.

Fundamentos del cableado de circuitos de señal híbridos

Cuando los circuitos digitales y analógicos comparten los mismos componentes en la misma placa, la disposición y el cableado de los circuitos deben ser ordenados.

En el diseño de PCB de señal mixta, hay requisitos especiales para el cableado de energía, que requieren que el ruido analógico y el ruido del circuito digital estén aislados entre sí para evitar el acoplamiento de ruido. Por lo tanto, la complejidad del diseño y el cableado aumenta. Los requisitos especiales para las líneas de transmisión y los requisitos para aislar el acoplamiento acústico entre circuitos analógicos y digitales aumentan aún más la complejidad del diseño y cableado de los PCB de señal mixta.

Si la fuente de alimentación del amplificador analógico en el convertidor A / D está conectada a la fuente de alimentación digital del convertidor A / d, es probable que provoque la interacción entre la parte analógica y la parte digital del circuito. Tal vez, debido a la ubicación del conector de entrada / salida, el esquema de diseño debe mezclar el cableado de los circuitos digitales y analógicos.

Antes del diseño y el cableado, los ingenieros deben identificar las debilidades básicas del diseño y el esquema de cableado. Incluso con juicios erróneos, la mayoría de los ingenieros tienden a usar información de diseño y cableado para identificar posibles impactos eléctricos.

A continuación se explicará el diseño y la tecnología de cableado de los PCB de señal mixta a través del diseño de la tarjeta de interfaz oc48. El oc48 representa el estándar de portador óptico 48, que básicamente se comunica a la luz serie 2.5gb. Es uno de los estándares de comunicación óptica de alta capacidad en los equipos de comunicación modernos. La tarjeta de interfaz oc48 contiene varios problemas típicos de diseño y cableado de PCB de señal mixta. El proceso de diseño y cableado especificará el orden y los pasos para resolver el esquema de diseño de PCB de señal mixta.

La tarjeta oc48 contiene un transceptor óptico para realizar la conversión bidireccional de señales ópticas y señales eléctricas analógicas. Los procesadores de señal digital de entrada o salida de señales analógicas, que el DSP convierte en niveles lógicos digitales, se pueden conectar con los circuitos de interfaz del procesador, la matriz de puertas programables, el DSP y el sistema de microprocesadores en la tarjeta oc48. También se integran un bucle de bloqueo de fase independiente, un filtro de potencia y una fuente de voltaje de referencia local.

Entre ellos, el procesador es un dispositivo de alimentación múltiple, la fuente de alimentación principal es 2v, y la fuente de alimentación de señal de E / s de 3.3v es compartida por otros dispositivos digitales en el tablero. Fuentes independientes de reloj de tiempo digital proporcionan relojes para oc48 I / o, microprocesadores e I / o del sistema.

Después de comprobar el diseño y los requisitos de cableado de los diferentes bloques funcionales, se recomendó inicialmente el uso de 12 capas. La configuración de las capas de MICROSTRIP y Banda permite reducir de forma segura el acoplamiento de las capas de cableado adyacentes y mejorar el control de resistencia. La formación de conexión se establece entre la primera y la segunda capa para aislar el cableado de la fuente de referencia analógica sensible, el núcleo de la CPU y la fuente de alimentación del filtro pll de los dispositivos microprocesadores y DSP en la primera capa. La fuente de alimentación y el plano de tierra siempre aparecen en parejas, lo que es lo mismo que compartir el plano de alimentación de 3.3v en la tarjeta oc48. Esto reducirá la resistencia entre la fuente de alimentación y el suelo, reduciendo así el ruido en la señal de la fuente de alimentación.

Evite operar líneas de reloj digital y líneas de señal analógicas de alta frecuencia cerca del plano de alimentación, de lo contrario, el ruido de la señal de alimentación se acoplará a señales analógicas sensibles.

De acuerdo con las necesidades de cableado de señales digitales, considere cuidadosamente el uso de fuentes de alimentación y aberturas de plano de tierra analógicas (división), especialmente en los terminales de entrada y salida de equipos de señales mixtas. Cruzar las aberturas en las capas de señal adyacentes dará lugar a bucles de líneas de transmisión con impedancias discontinuas y deficientes. Esto provocará problemas con la calidad de la señal, la puntualidad y el emi.

A veces, la adición de varias capas de puesta a tierra, o el uso de varias capas exteriores como capas de potencia locales o capas de puesta a tierra bajo el dispositivo, puede eliminar las aberturas y evitar los problemas anteriores. Se utilizan varios estratos de conexión en la tarjeta de interfaz oc48. Mantener la simetría apilada de la posición de la capa abierta y la capa de cableado puede evitar la deformación de la tarjeta y simplificar el proceso de fabricación. Debido a que el laminado recubierto de cobre de 1 onza tiene una alta tolerancia a las grandes corrientes eléctricas, la capa de alimentación de 3,3 V y la formación de tierra correspondiente deben usar el laminado recubierto de cobre de 1 onza, mientras que otras capas pueden usar el laminado recubierto de cobre de 0,5 onzas. Esto puede reducir la Alta corriente instantánea o los picos causados es es por fluctuaciones de voltaje.

Si se diseña un sistema complejo desde el plano de tierra hacia arriba, se deben utilizar tarjetas de 0093 pulgadas y 0100 pulgadas de espesor para apoyar la capa de cableado y la capa de aislamiento de tierra. El grosor de la tarjeta también debe ajustarse en función del tamaño de la almohadilla de paso y las características de cableado del agujero, de modo que la relación vertical y horizontal entre el diámetro del agujero y el grosor de la tarjeta terminada no supere la relación vertical y horizontal del agujero metálico proporcionado por el fabricante.

Si desea diseñar un producto comercial de bajo costo y alto rendimiento con el menor número de capas de cableado, antes de diseñar o cableado, debe considerar cuidadosamente los detalles de cableado de todas las fuentes de alimentación especiales en el PCB de señal mixta. Antes de comenzar el diseño y el cableado, deje que el fabricante objetivo revise el plan de estratificación preliminar. Básicamente, la estratificación debe basarse en el grosor del producto terminado, el número de capas, el peso del cobre, la resistencia (con tolerancia) y el tamaño mínimo de la almohadilla y el agujero a través del agujero. El fabricante debe proporcionar recomendaciones por escrito de estratificación.

El esquema debe incluir todos los ejemplos de configuración de las líneas de banda de resistencia controlada y las líneas de microstrip. Necesita combinar la predicción de resistencia con la resistencia del fabricante. A continuación, se utilizan estas predicciones de resistencia para verificar las características de cableado de señales en las herramientas analógicas utilizadas para desarrollar reglas de cableado cad.

Diseño de la tarjeta oc48

La señal analógica de alta velocidad entre el transceptor óptico y el DSP es muy sensible al ruido externo. Del mismo modo, todos los circuitos especiales de alimentación y tensión de referencia provocan un gran acoplamiento entre los circuitos de transmisión de potencia analógicos y digitales de la tarjeta. A veces, debido a la forma del gabinete, se debe diseñar una placa de alta densidad. Debido a la ubicación más alta de la tarjeta de acceso al cable óptico externo y el tamaño relativamente alto del componente del transceptor óptico, la ubicación del transceptor en la tarjeta es en gran medida fija. La ubicación y la distribución de la señal de los conectores I / o del sistema también son fijas. Este es el trabajo básico que debe completarse antes del diseño.

Al igual que la mayoría de los esquemas de diseño y cableado analógicos de alta densidad exitosos, el diseño debe cumplir con los requisitos de cableado y los requisitos de diseño y cableado deben equilibrarse. Para la parte analógica del PCB de señal mixta y el núcleo de la CPU local con una tensión de funcionamiento de 2v, no se recomienda el método de "diseño previo al cableado". Para la tarjeta oc48, primero se debe conectar interactivamente la parte del circuito analógico dsp, que incluye el voltaje de referencia analógico y el condensadores de derivación de fuente de alimentación analógica. Una vez finalizado el cableado, todo el DSP con componentes analógicos y cableado debe colocarse lo suficientemente cerca del transceptor óptico como para garantizar adecuadamente la longitud mínima de cableado, flexión y agujero desde la señal diferencial analógica de alta velocidad hasta el dsp. La simetría del diseño diferencial y el cableado reducirá el impacto del ruido de modo común. Sin embargo, es difícil predecir la mejor solución para el diseño antes de cableado.

Para la Guía de diseño del diseño de pcb, consulte al distribuidor de chips. Antes de diseñar de acuerdo con la guía, es necesario comunicarse plenamente con los ingenieros de aplicación del distribuidor. Muchos distribuidores de chips tienen estrictos límites de tiempo para proporcionar sugerencias de diseño de alta calidad. A veces, las soluciones que ofrecen son viables para los "clientes de primer nivel" que usan el dispositivo. En el campo del diseño de integridad de señal (si), el diseño de integridad de señal de nuevos dispositivos es particularmente importante. De acuerdo con las guías básicas del distribuidor y combinando los requisitos específicos de cada fuente de alimentación y pin de tierra en el paquete, puede comenzar a diseñar y cableado tarjetas oc48 con DSP y microprocesadores integrados.