Tecnología de PCB - Estudiar el diseño de PCB de alta velocidad y la integridad de la señal

Con el aumento de la velocidad de conmutación de salida de circuitos integrados y el aumento de la densidad de la placa de pcb, la integridad de la señal (en inglés: integridad de la señal, si) se ha convertido en una de las preocupaciones en el diseño de PCB digitales de alta velocidad. Factores como los parámetros de los componentes y la placa de pcb, el diseño de los componentes en la placa de PCB y el cableado de las señales de alta velocidad pueden causar problemas de integridad de la señal, lo que resulta en un funcionamiento inestable o incluso incapaz del sistema en absoluto.

Problemas de integridad de la señal de PCB

Una buena integridad de la señal significa que la señal puede responder cuando sea necesario con la cronología correcta y los valores de nivel de voltaje. Por el contrario, cuando la señal no puede responder normalmente, se produce un problema de integridad de la señal.

Los problemas de integridad de la señal pueden causar o directamente distorsiones de la señal, errores de tiempo, datos incorrectos, direcciones y líneas de control, fallas del sistema e incluso colapsos del sistema.

Los problemas de integridad de la señal de PCB incluyen principalmente reflexión de la señal, conversación cruzada, retraso de la señal y error de tiempo.

1. reflexiones

Cuando la señal se transmite en la línea de transmisión, cuando la resistencia característica de la línea de transmisión de carga del PCB de alta velocidad no coincide con la resistencia de la fuente o la resistencia de la carga de la señal, la señal se reflejará, lo que dará lugar a una forma de onda de la señal sobre, hacia abajo y el fenómeno de sonar resultante.

Overshoot se refiere al primer pico (o valle) de la transformación de la señal, que es el efecto de un voltaje adicional por encima o por debajo del nivel de potencia de referencia;

Undershoot se refiere al siguiente Valle (o pico) de la conversión de la señal. El sobreimpulso excesivo suele afectar durante mucho tiempo, causando daños al equipo, el sobreimpulso reduce el margen de ruido, mientras que el timbre aumenta el tiempo necesario para estabilizar la señal, afectando así la cronología del sistema.

2. crosstalk

En el pcb, la conversación cruzada se refiere a la interferencia acústica no deseada causada por la energía electromagnética a las líneas de transmisión adyacentes a través del acoplamiento de condensadores mutuos y transformadores de inducción cuando la señal se propaga en la línea de transmisión. Es causado por un campo electromagnético causado por diferentes estructuras en la misma región. Generado a través de la interacción. Los condensadores mutuos inducen corriente de acoplamiento, llamada conversación cruzada capacitiva; La inducción mutua del voltaje de acoplamiento se llama conversación cruzada de inducción. En el pcb, la conversación cruzada está relacionada con la longitud del rastro, la distancia entre las líneas de señal y las condiciones del plano de tierra de referencia.

3. retraso de la señal y error de tiempo

La señal se transmite a una velocidad limitada en el cable del pcb, y la señal se envía desde el extremo conductor hasta el extremo receptor, durante el cual hay un retraso en la transmisión. El retraso excesivo de la señal o el desajuste del retraso de la señal pueden causar errores de tiempo y confusión en el funcionamiento de los dispositivos lógicos.

Método de diseño de PCB para garantizar la integridad de la señal

En el proceso de diseño del pcb, si desea garantizar mejor la integridad de la señal, puede considerar los siguientes aspectos.

(1) precauciones en el diseño del circuito. Incluye controlar el número de salidas de conmutación síncrona y controlar las tasas máximas de borde (di / DT y DV / dt) de cada unidad para obtener las tasas de borde más bajas y aceptables; Seleccionar señales diferenciales para bloques funcionales de alta salida (como unidades de reloj); En la línea de transmisión, los componentes pasivos (como resistencias, condensadores, etc.) se conectan a la parte superior para lograr una coincidencia de resistencia entre la línea de transmisión y la carga.

(2) minimizar la longitud de rastreo del cableado paralelo.

(3) los componentes deben colocarse lejos de la interfaz de interconexión I / o y otras áreas vulnerables a interferencias y acoplamientos, y la distancia entre los componentes debe minimizarse.

(4) acortar la distancia entre el rastro de la señal y el plano de referencia.

(5) reducir la resistencia del rastro y el nivel de conducción de la señal.

(6) coincidencia de terminales. Se pueden agregar circuitos de coincidencia de terminales o componentes de coincidencia.

(7) evitar que los cables sean paralelos entre sí, proporcionar suficiente distancia entre los cables y reducir el acoplamiento inductor.

La integridad de la señal es un concepto importante que no se puede ignorar en el diseño de pcb. Para garantizar que los PCB tengan una buena integridad de la señal, los ingenieros deben integrar diversos factores de influencia, diseñar y cableado razonablemente y mejorar el rendimiento del producto.