Tecnología de PCB - Tratamiento de cuatro puntos del efecto de la línea de transmisión en el diseño de PCB de alta velocidad

¿En el proceso de diseño de PCB de alta velocidad, el efecto de la línea de transmisión causará algunos problemas de integridad de la señal, ¿ cómo lidiar con ellos? Estas son cuatro cosas que hay que compartir con usted:

1. controlar estrictamente la longitud del cable de los cables de red clave

Si el diseño tiene un borde de salto de alta velocidad, se debe considerar el impacto de la línea de transmisión en la placa de pcb. Los chips de circuitos integrados rápidos de alta velocidad de reloj comúnmente utilizados hoy en día son incluso más problemáticos.

Hay algunos principios básicos que pueden resolver este problema: si se diseña con circuitos CMOS o ttl, la frecuencia de funcionamiento es inferior a 10 MHz y la longitud del cableado no debe ser superior a 7 pulgadas. Si la frecuencia de funcionamiento es de 50 mhz, la longitud del cable no debe ser superior a 1,5 pulgadas. Si la frecuencia de funcionamiento alcanza o supera los 75 mhz, la longitud del cableado debe ser de 1 pulgada. La longitud de cableado del chip Gaas debe ser de 0,3 pulgadas. Si se supera este valor, significa que hay un problema con la línea de transmisión.

2. planificación de la topología de cableado

Otra forma de resolver el efecto de la línea de transmisión es elegir la ruta de enrutamiento correcta y la topología del terminal. La topología de cableado se refiere al orden y la estructura de cableado de los cables de red. Cuando se utilizan dispositivos lógicos de alta velocidad, las señales con bordes de cambio rápido serán distorsionadas por las ramas de la línea troncal de la señal, a menos que la longitud de las ramas se mantenga muy corta.

Por lo general, el cableado de PCB utiliza dos topologías básicas, a saber, el cableado de cadena de crisantemo y la distribución en forma de estrella.

Para el cableado de la cadena de crisantemos, el cableado comienza en el extremo del conductor y llega a cada extremo receptor a su vez. Si se utilizan resistencias en serie para cambiar las características de la señal, la posición de las resistencias en serie debe estar cerca del extremo de conducción. Al controlar la interferencia armónica de alto orden del cableado, el efecto del cableado de la cadena de crisantemos. Sin embargo, este cableado no es fácil de pasar al 100%. En el diseño real, esperamos que la longitud de la rama en el cableado de la cadena de crisantemos sea lo más corta posible, y el valor de la longitud de Seguridad debe ser: Stub Delay & lt; = Coeficiente de conversión * 0,1

Nota: trt es el tiempo de respuesta

Por ejemplo, las ramas en los circuitos ttl de alta velocidad deben tener menos de 1,5 pulgadas de largo. Esta papá ocupa menos espacio de cableado y se puede terminar con una sola resistencia. Sin embargo, esta estructura de cableado hace que la recepción de señales en diferentes receptores de señal no esté sincronizada.

La topología en forma de estrella puede evitar eficazmente el problema de la sincronización de la señal del reloj, pero es muy difícil completar manualmente el cableado en PCB de alta densidad. El uso de un tendido automático de cables es el método para completar el tendido de cables en forma de estrella. Se necesita una resistencia terminal en cada rama. El valor de la resistencia del terminal debe coincidir con la resistencia característica del cable. Esto se puede hacer manualmente o a través de herramientas CAD para calcular el valor de resistencia característica y el valor de resistencia de coincidencia de terminales.

Aunque en los dos ejemplos anteriores se utilizan resistencias de terminales simples, en la práctica son opcionales los terminales de coincidencia más complejos. La opción es un terminal de coincidencia rc. Los terminales de coincidencia RC pueden reducir el consumo de energía, pero solo se pueden usar cuando el funcionamiento de la señal es relativamente estable. Este método es adecuado para el procesamiento de coincidencia de señales de línea de reloj. La desventaja es que los condensadores en los terminales de coincidencia RC pueden afectar la forma y la velocidad de propagación de la señal.

Los terminales de emparejamiento de resistencias en serie no generan un consumo adicional de energía, pero ralentizan la transmisión de la señal. Este es un

Este método se utiliza en circuitos de accionamiento de autobuses con retraso de tiempo no significativo. Los terminales de emparejamiento de resistencias en serie también tienen la ventaja de reducir el número de dispositivos utilizados en la placa y la densidad de conexión.

Una forma es separar los terminales de emparejamiento, en los que los componentes de emparejamiento deben colocarse cerca del extremo receptor. Su ventaja es que no reduce la señal y evita bien el ruido. Generalmente se utiliza para señales de entrada ttl (act, hct, fast).

Además, se debe considerar el tipo de encapsulamiento y el tipo de instalación de la resistencia de emparejamiento de terminales. Por lo general, la inducción de una resistencia instalada en la superficie de un SMD es menor que la de un elemento a través del agujero, por lo que el elemento de encapsulamiento SMD se convierte en. Las resistencias de enchufe directo ordinarias también tienen dos modos de instalación: vertical y horizontal.

En modo de montaje vertical, la resistencia tiene un pin de montaje corto, lo que reduce la resistencia térmica entre la resistencia y la placa de circuito y hace que el calor de la resistencia se emita más fácilmente al aire. Sin embargo, una instalación vertical más larga aumentará la inducción de la resistencia. Debido a la baja instalación, la instalación horizontal tiene una menor inducción. Pero la resistencia sobrecalentada se desviará y, en el caso de los malos, la resistencia se abrirá, lo que provocará un fallo en la coincidencia de los terminales de PCB y se convertirá en un factor potencial de falla.

3. métodos para inhibir la interferencia electromagnética

Una buena solución al problema de la integridad de la señal mejorará la compatibilidad electromagnética (emc) de los paneles de pcb. Uno de los puntos más importantes es asegurarse de que la placa de PCB esté bien fundamentada. la capa de señal con formación conectada es una forma muy efectiva de diseñar complejos. Además, la densidad de señal externa de la placa de circuito también es una buena manera de reducir la radiación electromagnética, que se puede lograr utilizando el diseño de PCB "laminados" de la tecnología "superficial". La capa superficial se logra añadiendo una fina capa aislante al PCB de proceso general y una combinación de microporos para penetrar en estas capas. Las resistencias y condensadores se pueden enterrar debajo de la superficie, y la densidad lineal por unidad de área casi se duplica, reduciendo así el volumen de los pcb. La reducción del área de PCB tiene un gran impacto en la estructura topológica del cableado, lo que significa que el circuito actual se reduce, la longitud del cableado de rama se reduce y la radiación electromagnética es aproximadamente proporcional al área del circuito actual; Al mismo tiempo, las características de tamaño pequeño significan que se puede encapsular con pin de alta densidad, lo que a su vez reduce la longitud del cable, lo que reduce el circuito de corriente y mejora las características emc.

4. otras tecnologías aplicables

Para reducir el exceso de voltaje instantáneo en la fuente de alimentación ic, se deben agregar condensadores de desacoplamiento al chip ic. Esto elimina efectivamente el impacto de las rebabas en la fuente de alimentación y reduce la radiación del Circuito de alimentación en la placa de impresión.

El efecto de suavizar las rebabas cuando el capacitor de desacoplamiento está conectado directamente a la rama de alimentación del circuito integrado en lugar de a la capa de alimentación. Es por eso que algunos dispositivos tienen condensadores de desacoplamiento en sus enchufes, mientras que otros requieren que la distancia entre los condensadores de desacoplamiento y el dispositivo sea lo suficientemente pequeña. Cualquier dispositivo de alta velocidad y alto consumo de energía debe colocarse lo más juntos posible para reducir el exceso instantáneo del voltaje de la fuente de alimentación. Sin una capa de alimentación, los cables de alimentación largos forman un circuito entre la señal y el circuito y se utilizan como fuente de radiación y circuito de inducción.

El cableado que forma el anillo no pasa por el mismo cable de red u otro cableado, conocido como anillo abierto. Si el bucle pasa por el mismo cable de red, otras rutas forman un bucle cerrado. En ambos casos, puede ocurrir un efecto antena (antena lineal y antena circular). La antena produce radiación EMI en el exterior y también es un circuito sensible en sí mismo. El circuito cerrado es una cuestión que hay que tener en cuenta, ya que genera una radiación aproximadamente proporcional al área del circuito cerrado.