Tecnología de PCB - Cómo garantizar la calidad del diseño de PCB de DSP

Con la mejora de la integración del chip, el número de pines del chip también está aumentando, y el encapsulamiento del dispositivo también está cambiando constantemente, de DIP a osop, de sop a pqfps, de pqfps a bga. Los dispositivos de la serie tm2066000 están encapsulados en bga. En términos de aplicaciones de circuitos, el paquete bga tiene las características de alta tasa de éxito, baja tasa de reparación y alta fiabilidad. Su uso es cada vez más amplio. Sin embargo, debido a que el paquete bga pertenece al paquete de chips de matriz de rejilla esférica, se está desarrollando. La implementación física del sistema, es decir, el diseño a nivel de placa, implica muchas tecnologías de diseño de circuitos digitales de alta velocidad.

En los sistemas de alta velocidad, la generación de interferencia acústica es el primer factor de influencia. Los circuitos de PCB de alta frecuencia también generan radiación y colisiones, mientras que las velocidades de borde más rápidas generan resonancias, reflejos y conversaciones cruzadas. Si no se tienen en cuenta las particularidades del diseño de la señal de alta velocidad y el cableado, la placa de circuito diseñada no funcionará correctamente. Por lo tanto, el éxito del diseño de la placa de circuito PCB es un eslabón muy crítico en el proceso de diseño del circuito dsp.

Por lo tanto, la calidad del diseño de la placa de PCB es muy importante. Esta es la única forma de transformar el concepto de diseño optimizado en realidad. A continuación se discuten varios problemas a los que se debe prestar atención en el diseño de fiabilidad de la placa de PCB en el sistema DSP de alta velocidad.

1. diseño de la fuente de alimentación

En el diseño de la placa de circuito impreso del sistema DSP de alta velocidad, lo primero que hay que considerar es el diseño de la fuente de alimentación. En el diseño de la fuente de alimentación, generalmente se utilizan los siguientes métodos para resolver el problema de integridad de la señal.

1. considere el desacoplamiento de la fuente de alimentación y la tierra

Independientemente de si la placa de circuito tiene una formación de tierra especial y una capa de fuente de alimentación, se debe agregar un cierto capacitor bien distribuido entre la fuente de alimentación y el suelo. Para ahorrar espacio y reducir el número de agujeros, se recomienda usar más condensadores de chip. Los condensadores en láminas se pueden colocar en la parte posterior de la placa de pcb, es decir, en la superficie de soldadura. Los condensadores de láminas se conectan a los agujeros a través de líneas anchas y a la fuente de alimentación y al suelo a través de los agujeros a través.

2. considere las reglas de cableado de distribución

Planos de alimentación analógicos y digitales independientes

Los componentes analógicos de alta velocidad y alta precisión son sensibles a las señales digitales. Por ejemplo, el amplificador amplifica el ruido del interruptor para que se acerque a la señal de pulso, por lo que las partes analógicas y digitales de la placa de circuito y la capa de alimentación generalmente deben separarse.

3. aislamiento de señales sensibles

Algunas señales sensibles, como los relojes de alta frecuencia, son particularmente sensibles a las interferencias acústicas y deben ser aisladas de alto nivel. Los relojes de alta frecuencia (relojes de más de 20 MHz o relojes con un tiempo de volteo inferior a 5 ns) deben estar acompañados por un cable de tierra, que debe tener un ancho mínimo de 10 mils y un ancho mínimo de 20 mils. El agujero está en buen contacto con el suelo y está conectado con el suelo cada 5 cm de agujero; El lado de transmisión del reloj debe estar conectado en serie con una resistencia de amortiguación de 22 micras a 220 micras. Se puede evitar la interferencia causada por el ruido de la señal causado por estas líneas.

2. diseño antiinterferencia de software y hardware

Por lo general, el tablero de PCB del sistema de aplicación DSP de alta velocidad es diseñado por el usuario de acuerdo con los requisitos específicos del sistema. Debido a la capacidad de diseño limitada y las condiciones de laboratorio, si no se toman medidas antiinterferencias perfectas y confiables, una vez que el entorno de trabajo no es ideal, la interferencia electromagnética causará confusión en el proceso del programa dsp. Cuando el Código de trabajo normal del DSP no se puede restaurar, el programa se descontrola o se bloquea, y algunos componentes incluso pueden dañarse. Se debe prestar atención a las medidas antiinterferencias correspondientes.

1. diseño antiinterferencia de hardware

La eficiencia antiinterferencia del hardware es alta. El diseño antiinterferencia de hardware es la primera opción cuando la complejidad, el costo y el volumen del sistema están dentro de un rango tolerable. Las tecnologías antiinterferencias de hardware comunes se pueden resumir en las siguientes categorías:

(1) filtro de hardware: el filtro RC puede debilitar en gran medida varias señales de interferencia de alta frecuencia. Por ejemplo, se puede inhibir la interferencia de los "burras".

(2) puesta a tierra razonable: el diseño racional del sistema de puesta a tierra es muy importante para los sistemas de circuitos digitales y analógicos de alta velocidad, con baja resistencia y gran área de formación de puesta a tierra. La formación de tierra no solo puede proporcionar una ruta de retorno de baja resistencia para la corriente de alta frecuencia, sino que también puede reducir el EMI y el rfi, y también tiene un efecto de blindaje contra la interferencia externa. Durante el diseño del pcb, el suelo analógico se separa del suelo digital.

(3) medidas de blindaje: las chispas eléctricas y los arcos producidos por fuentes de alimentación de ca, fuentes de alimentación de alta frecuencia y equipos eléctricos fuertes producirán ondas electromagnéticas y se convertirán en fuentes de ruido de interferencia electromagnética. El dispositivo anterior puede estar rodeado por una carcasa metálica y conectado a tierra. Esto es muy eficaz para bloquear la interferencia causada por la inducción electromagnética.

(4) aislamiento fotoeléctrico: el aislador fotoeléctrico puede evitar eficazmente la interferencia mutua entre diferentes placas de circuito. Los aisladores fotoeléctricos de alta velocidad se utilizan generalmente en la interfaz de DSP y otros equipos (como sensores, interruptores, etc.).

2. diseño antiinterferencia de software

La antiinterferencia de software tiene la ventaja de que la antiinterferencia de hardware no puede ser reemplazada. En el sistema de aplicación dsp, también se debe aprovechar plenamente la capacidad antiinterferencia del software para minimizar el impacto de la interferencia. A continuación se dan varios métodos efectivos de antiinterferencia de software.

(1) filtrado digital: el ruido de las señales de entrada analógicas se puede eliminar a través del filtrado digital. las técnicas de filtrado digital comunes incluyen: filtrado mediano, filtrado medio aritmético, etc.

(2) establecer trampas: establecer una parte del programa de guía en el área del programa no utilizado. Cuando el programa salta a esta zona por interferencia, el programa de guía obliga a dirigir el programa capturado a la dirección especificada y utiliza un programa especial para corregir el programa incorrecto allí. Procesar.

(3) redundancia de instrucciones: después de la instrucción de doble Byte y la instrucción de tres byte, se inserta la instrucción sin operación Nop de dos o tres bytes, lo que evita que el programa entre automáticamente en la órbita correcta cuando el sistema DSP está perturbado por el programa fuera de control.

(4) establecer el horario del perro guardián: si el programa fuera de control entra en un "bucle interminable", generalmente se utiliza la tecnología "perro guardián" para sacar el programa del "bucle interminable". El principio es utilizar un cronómetro para generar pulsos de acuerdo con el ciclo establecido. Si no desea generar este pulso, el DSP debe eliminar el cronómetro en un tiempo inferior al tiempo establecido; Pero cuando se ejecute el programa dsp, no lo hará. el cronómetro se eliminará según sea necesario y el pulso generado por el cronómetro se utilizará como señal de reinicio del DSP para reiniciar e iniciar el DSP nuevamente.

III. diseño de compatibilidad electromagnética

La compatibilidad electromagnética se refiere a la capacidad de los dispositivos electrónicos para funcionar correctamente en un entorno electromagnético complejo. El objetivo del diseño de compatibilidad electromagnética es permitir que los dispositivos electrónicos inhiban todo tipo de interferencias externas, reduciendo al mismo tiempo la interferencia electromagnética de los dispositivos electrónicos con otros dispositivos electrónicos. En la placa de PCB real, hay más o menos interferencias electromagnéticas, es decir, conversaciones cruzadas entre señales adyacentes. El tamaño de la conversación cruzada está relacionado con la capacidad de distribución y la inducción de distribución entre los bucles. Se pueden tomar las siguientes medidas para resolver esta interferencia electromagnética mutua entre las señales:

1. elija un ancho de línea razonable

La interferencia de impacto de la corriente instantánea en la línea de impresión es causada principalmente por la inducción de la línea de impresión, que es proporcional a la longitud de la línea de impresión y inversa a la anchura. Por lo tanto, el uso de cables cortos y anchos favorece la supresión de interferencias. Los cables de señal de los cables de reloj y los conductores de autobuses suelen tener una corriente instantánea grande, y sus líneas de impresión deben ser lo más cortas posible. Para los circuitos de componentes separados, el ancho de la línea de impresión es de aproximadamente 1,5 mm para cumplir con los requisitos; Para circuitos integrados, el ancho de la línea de impresión está entre 0,2 mm y 1,0 mm.

2. se adopta la estructura de cableado de red de dedos de los pies en forma de pozo.

El método específico es el cableado horizontal en la primera capa de la placa de circuito impreso y el cableado vertical en la siguiente capa.

IV. diseño de disipación de calor

Para facilitar la disipación de calor, es mejor instalar la placa impresa por sí misma, y la distancia entre las placas debe ser superior a 2 cm. Al mismo tiempo, debemos prestar atención a las reglas de diseño de los dispositivos de yuan en la placa de circuito impreso. En dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia están dispuestos lo más cerca posible del borde de la placa de impresión para acortar la ruta de transferencia de calor; En dirección vertical, los dispositivos de alta potencia están dispuestos lo más cerca posible de la parte superior de la placa de impresión, reduciendo así su impacto en la temperatura de otros componentes. Los componentes más sensibles a la temperatura deben colocarse en la medida de lo posible en zonas con temperaturas relativamente bajas y no directamente por encima de los equipos que producen una gran cantidad de calor.

En los diversos diseños del sistema de aplicación DSP de alta velocidad, cómo transformar el diseño perfecto de la teoría a la realidad depende de una placa de PCB de alta calidad. Cómo mejorar la calidad de la señal es muy importante. Por lo tanto, el rendimiento del sistema es inseparable de la calidad de la placa de circuito impreso del diseñador.