Tecnología de PCB - Varios problemas en el diseño de PCB de alta velocidad

A medida que la frecuencia de trabajo de los dispositivos es cada vez mayor, el problema de integridad de la señal que enfrenta el diseño de PCB de alta velocidad se ha convertido en un cuello de botella en el diseño tradicional, y los ingenieros se enfrentan a desafíos cada vez mayores en el diseño de soluciones completas. Aunque las herramientas de simulación de alta velocidad y las herramientas de interconexión relacionadas pueden ayudar a los diseñadores a resolver algunos de estos problemas, el diseño de PCB de alta velocidad también requiere una acumulación continua de experiencia e intercambios en profundidad entre industrias.

A continuación se enumeran algunas cuestiones de gran preocupación.

El impacto de la topología de cableado en la integridad de la señal

Cuando la señal se transmite a lo largo de la línea de transmisión en el tablero de PCB de alta velocidad, puede haber problemas de integridad de la señal. Tong yang, internauta de stmicroelectronics, preguntó: para un grupo de autobuses (direcciones, datos, órdenes) que conducen hasta 4 a 5 dispositivos (flash, sdram, etc.), cuando el PCB está conectado, el autobús llega a cada dispositivo a su vez, primero conectado a SDRAM y luego conectado a Flash... El bus sigue distribuido en forma de estrella, es decir, separado de un lugar y conectado a cada dispositivo. ¿En términos de integridad de la señal, ¿ cuál de los dos métodos es mejor?

En este sentido, Li Baolong señaló que el impacto de la topología de cableado en la integridad de la señal se refleja principalmente en el tiempo de llegada inconsistente de la señal en cada nodo, y la señal reflejada también llega a un nodo en un tiempo inconsistente, lo que resulta en un deterioro de la calidad de la señal. En general, las topologías en forma de estrella pueden obtener una mejor calidad de señal controlando varias ramas de la misma longitud para que los retrasos de transmisión y reflexión de la señal sean consistentes. Antes de usar la estructura topológica, es necesario considerar la situación del nodo topológico de la señal, el principio de funcionamiento real y la dificultad de cableado. Diferentes amortiguadores tienen diferentes efectos en la reflexión de la señal, por lo que la topología en forma de estrella no puede resolver el retraso en el bus de dirección de datos conectado a flash y sdram, por lo que no puede garantizar la calidad de la señal; Por otro lado, las señales de alta velocidad generalmente son para la comunicación entre DSP y sdram, y la velocidad de carga de flash no es alta, por lo que en la simulación de alta velocidad, solo se garantiza la forma de onda en el nodo donde la señal de alta velocidad real funciona eficazmente, sin prestar atención a la forma de onda en flash; Se comparan topologías en forma de estrella con topologías como la cadena de crisantemos. En otras palabras, el cableado es más difícil, especialmente cuando una gran cantidad de señales de dirección de datos utilizan topologías en forma de estrella.

El impacto de la almohadilla en la señal de alta velocidad

En el pcb, desde el punto de vista del diseño, el agujero de paso consta principalmente de dos partes: el agujero intermedio y la almohadilla alrededor del agujero. Un ingeniero llamado fulonm preguntó a los huéspedes sobre el impacto de la almohadilla en la señal de alta velocidad. En este sentido, Li Baolong dijo: las almohadillas tienen un impacto en las señales de alta velocidad, lo que afecta el impacto de envases de dispositivos similares en los dispositivos. El análisis detallado muestra que después de que la señal sale del ic, llega a la línea de transmisión a través de cables de unión, pines, carcasas de encapsulamiento, almohadillas y soldadura. Todas las articulaciones en este proceso afectan la calidad de la señal. Pero en el análisis real, es difícil dar parámetros específicos de almohadillas, soldadura y pines. Por lo tanto, generalmente se utilizan los parámetros del paquete en el modelo Ibis para agregarlo. Por supuesto, este análisis se puede recibir en frecuencias más bajas, pero para las señales de frecuencias más altas, las simulaciones de mayor precisión no son lo suficientemente precisas. La tendencia actual es utilizar las curvas V - I y V - t del Ibis para describir las características del amortiguador y utilizar el modelo Spice para describir los parámetros de encapsulamiento.

Cómo inhibir la interferencia electromagnética

Los PCB son la fuente de interferencia electromagnética (emi), por lo que el diseño de los PCB está directamente relacionado con la compatibilidad electromagnética (emc) de los productos electrónicos. Si se hace hincapié en EMC / emi en el diseño de PCB de alta velocidad, ayudará a acortar el ciclo de desarrollo del producto y acelerar el tiempo de comercialización. Por lo tanto, en este foro, muchos ingenieros están muy preocupados por la supresión de la interferencia electromagnética. Por ejemplo, Shu jian, de la compañía limitada, dijo que los armónicos de la señal del reloj fueron encontrados muy graves en las pruebas emc. ¿¿ es necesario un procesamiento especial de los pines de alimentación del IC que utilizan la señal del reloj? Conecte el condensadores de desacoplamiento al pin de alimentación. ¿En el diseño de pcb, ¿ a qué aspectos hay que prestar atención para inhibir la radiación electromagnética? En este sentido, Li Baolong señaló que los tres elementos de la compatibilidad electromagnética son las fuentes de radiación, las vías de transmisión y las víctimas. Las rutas de transmisión se dividen en transmisión de radiación espacial y transmisión por cable. Por lo tanto, para inhibir los armónicos, primero debemos ver cómo se propagan los armónicos. El desacoplamiento de la fuente de alimentación es para resolver el problema de propagación del modo de conducción. Además, se necesitan los emparejamientos y bloqueos necesarios.

En respuesta a las preguntas de los internautas, Li Baolong señaló que el filtrado es una buena manera de resolver la radiación de compatibilidad electromagnética a través de la conducción. Además, se puede considerar desde el punto de vista de la fuente de interferencia y la víctima. En cuanto a la fuente de interferencia, trate de usar un osciloscopio para comprobar si el borde ascendente de la señal es demasiado rápido, si hay reflejos o excesos, bajadas o sonidos. Si es así, puede considerar la coincidencia; Además, trate de evitar generar señales con un ciclo de trabajo del 50%, ya que esta señal ni siquiera tiene componentes subarmónicos y de alta frecuencia. Para las víctimas, se pueden considerar medidas como la cubierta terrestre.

El cableado por radiofrecuencia puede optar por el cableado a través del agujero o el cableado doblado.

En este foro, no unos pocos internautas han planteado preguntas sobre el diseño de circuitos analógicos de alta velocidad. ¿Por ejemplo, un internauta de Jingheng Electronics preguntó: en los PCB de alta velocidad, pasar también puede reducir una gran ruta de retorno, pero algunas personas dicen que están dispuestas a doblarse sin pasar, entonces, ¿ cómo debo elegir?

En este sentido, Li Baolong señaló que analizar la ruta de retorno del Circuito de radiofrecuencia es diferente de la señal devuelta en el circuito digital de alta velocidad. Ambos tienen algo en común, ambos circuitos de parámetros distribuidos, y ambos utilizan la ecuación de Maxwell para calcular las características del circuito. Sin embargo, los circuitos de radiofrecuencia son circuitos analógicos en los que tanto el voltaje v = v (t) como la corriente I = I (t) requieren control, mientras que los circuitos digitales solo se centran en los cambios en el voltaje de la señal v = v (t). Por lo tanto, en el cableado de radiofrecuencia, además de considerar el retorno de la señal, también es necesario considerar el impacto del cableado en la corriente. Es decir, si el cableado y la flexión del agujero tienen algún efecto en la corriente de la señal. Además, la mayoría de las placas de radiofrecuencia son PCB individuales o dobles, sin una capa plana completa. Las rutas de retorno se distribuyen en varios puntos de tierra y fuentes de energía alrededor de la señal. Durante la simulación, es necesario utilizar herramientas de extracción de campo tridimensional para el análisis. El retorno a través del agujero requiere un análisis específico; El análisis de circuitos digitales de alta velocidad generalmente solo procesa PCB multicapa con una capa plana completa, utiliza el análisis de extracción de campo 2d, solo considera el retorno de la señal en el plano adyacente, y el agujero cruzado solo se utiliza para el procesamiento RLC de parámetros agregados.