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El siguiente es el análisis y la solución de la fuente de desplazamiento en el PCB de alta velocidad, con la esperanza de ayudar a todos.
La sincronización de señales en dispositivos digitales de alta velocidad depende de la medición precisa del interruptor del IC digital. Hay muchos factores que afectan el tiempo de conmutación de la señal, y una estimación errónea aumentará la tasa de error de bits del dispositivo. En dispositivos sin redundancia, una mayor tasa de error de código puede hacer que el PCB deje de funcionar.
1. tiempo de subida / bajada de la señal y desviación
El IC digital tiene ciertos condensadores de salida e impedancias características, lo que puede causar retrasos al cambiar entre los Estados del interruptor. El tiempo de subida y bajada de la señal suele ser casi lineal, pero el tiempo real de subida y bajada es exponencial, similar a los valores medidos en un circuito simple de serie rc.
Esta aproximación lineal se aplica a las velocidades de conmutación más bajas, en las que el período de conmutación es mucho más largo que la constante de tiempo equivalente relacionada con el tiempo de subida / bajada. La aproximación lineal a menudo subestima el tiempo de conmutación. Otra aproximación es establecer la velocidad del interruptor al tiempo necesario para convertir entre el extremo inferior del Estado de encendido y el extremo superior del Estado de desconexión.
Desafortunadamente, ambas aproximaciones pueden subestimar el tiempo adecuado de subida / bajada de las señales digitales. Esto puede causar problemas al seleccionar la velocidad de conmutación adecuada y la red de señales sincronizadas.
El impacto del cambio de señal y la desviación que produce son dobles. En primer lugar, provoca un error en el tiempo de llegada de las señales transmitidas a través del IC continuo. Diferentes IC pueden producir formas de pulso de salida ligeramente diferentes y pueden cambiar el pulso de salida en función del flujo de pulso digital preciso. Esto genera diferentes tiempos de referencia entre las señales, lo que puede causar problemas cuando el diseñador sincroniza el circuito de alta velocidad.
En segundo lugar, el tiempo de subida y bajada exponencial durante el interruptor hará que el voltaje de salida caiga al margen de ruido o en un área indefinida. Si intenta conducir el PCB a una velocidad de datos similar a una constante de tiempo RC válida, aumentará la tasa de error de bits.
Cuando la velocidad de los datos es superior a unos 100 mbps, se debe reducir la desviación utilizando un reloj reenviado o integrado en el pcb. En la mayoría de los diseños de alta velocidad, las señales se encaminan en pares diferenciales para reducir las conversaciones cruzadas. Esto requiere una compensación precisa de la desviación entre las ramas positivas y negativas del par de seguimiento en la red de señales diferenciales. hasta que la degradación de la señal se convierta en el principal problema, la tasa de datos Gbps o superior solo puede permitir una desviación de unos pocos picosegundos.
2. efectos de los sustratos de placas de circuito y condensadores parasitarios
Al considerar los rastros conductores suspendidos en el vacío, una simple simulación puede considerar la desviación de la señal digital. Una mejor simulación tendrá en cuenta la presencia del sustrato, que genera condensadores parasitarios entre conductores adyacentes. Este condensadores parasitarios pueden considerarse condensadores paralelos, que aumentan la capacidad total de un rastro dado. Esto aumentará la constante de tiempo RC efectiva y aumentará la desviación.
A medida que aumenta la densidad de interconexión, los condensadores parasitarios solo aumentarán aún más. Estos circuitos tienen intervalos más estrechos entre los rastros, lo que conduce a una mayor capacidad parasitaria. Es necesario ajustar adecuadamente el ancho del rastro para garantizar que el rastro pueda coincidir correctamente con la resistencia durante el diseño.
En los PCB multicapa, el tejido de resina epoxi y vidrio en el sustrato de PCB también puede afectar la inclinación. Debido a las limitaciones de la fabricación de pcb, el patrón de tejido casi nunca se alinea con cada rastro. Por el contrario, el tejido y la pista estarán dispuestos en un ángulo que afectará la desviación generando un retraso de fase. El desplazamiento lateral entre el patrón de tejido y el rastro también puede afectar la inclinación.
En el dominio del tiempo, esto afectará el retraso en la propagación de la señal en una trayectoria dada. En estos casos, la desviación se cuantifica generalmente en PS / pulgada. Las pistas más largas acumularán una mayor desviación, que puede alcanzar varios picosegundos para las pistas de longitud media. Esto aumenta considerablemente la posibilidad de deterioro de la señal en los dispositivos operados en gbps. Los laminados de alta velocidad se utilizan generalmente para compensar estos problemas de degradación de la señal en los PCB multicapa.
3. hay rastros de desajuste en el PCB
En el diseño de pcb, el desplazamiento temporal causado por una longitud desajuste o un retraso en la propagación suele ser compensado por una línea de letra Z. Una red de señales con desajustes de longitud de seguimiento permite que todas las longitudes de seguimiento coincidan con las más largas de la red. es necesario agregar curvas a las trazas más cortas para aumentar su longitud.
