Tecnología de PCB - Visión general de la integridad de la señal problemas de PCB digitales de alta velocidad

Este artículo presenta un método de diseño de tablero de PCB de señal digital de alta velocidad basado en el análisis informático de integridad de señal. En este método de diseño, primero se establece un modelo de transmisión de señal a nivel de placa de PCB para todas las señales digitales de alta velocidad, luego se encuentra el espacio de solución de diseño a través del cálculo y análisis de la integridad de la señal, y finalmente se completa el PCB sobre la base del espacio de solución. Diseño y verificación de placas de circuito.

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 se ha convertido en una de las preocupaciones en el diseño de PCN digital de alta velocidad. Factores como los parámetros de los componentes y las placas de pcb, el diseño de los componentes en las placas de PCB y el cableado de las señales de alta velocidad pueden causar problemas de integridad de la señal, lo que hace que el sistema funcione inestable o incluso no funcione en absoluto.

Cómo considerar plenamente los factores de integridad de la señal y tomar medidas de control efectivas en el proceso de diseño de PCB se ha convertido en un tema candente en la industria actual del diseño de pcb. El método de diseño de la placa de PCB digital de alta velocidad basado en el análisis informático de integridad de la señal puede realizar eficazmente la integridad de la señal del diseño de pcb.

1. Resumen de los problemas de integridad de la señal

La integridad de la señal (si) se refiere a la capacidad de la señal para responder en el circuito con el tiempo y el voltaje correctos. Si la señal en el circuito puede llegar al IC con la cronología, duración y amplitud de voltaje requeridas, el circuito tiene una mejor integridad de la señal. Por el contrario, cuando la señal no puede responder normalmente, se produce un problema de integridad de la señal. En términos generales, los problemas de integridad de la señal se manifiestan principalmente en cinco aspectos: retraso, reflexión, conversación cruzada, ruido de conmutación síncrona (ssn) y compatibilidad electromagnética (emi).

El retraso se refiere a la transmisión de la señal a una velocidad limitada en los cables de la placa de pcb, y la señal se envía desde el extremo de transmisión al extremo de recepción, durante el cual existe un retraso de transmisión. El retraso de la señal afectará el tiempo del sistema. En los sistemas digitales de alta velocidad, el retraso en la transmisión depende principalmente de la longitud del cable y la constante dieléctrica del medio alrededor del cable.

Además, cuando la resistencia característica del cable en la placa de circuito PCB (conocida como línea de transmisión en el sistema digital de alta velocidad) no coincide con la resistencia de la carga, una vez que la señal llega al extremo receptor, una parte de la energía se refleja a lo largo de la línea de transmisión, lo que resulta en una distorsión de La forma de onda de la señal e incluso una sobrecarga y bajada de la señal. Si la señal se refleja de un lado a otro en la línea de transmisión, se producirán oscilaciones de timbre y timbre.

Debido a la existencia de condensadores mutuos y transformadores de inducción entre cualquiera de los dos equipos o cables en el pcb, cuando el equipo o la señal en el cable cambia, sus cambios afectarán a otros equipos o inductores a través de condensadores mutuos e inductores. Cable, es decir, comentarios cruzados. La intensidad de la conversación cruzada depende del tamaño geométrico y la distancia entre el dispositivo y el cable.

Cuando muchas señales digitales en el tablero de PCB se cambian simultáneamente (como el bus de datos de la cpu, el bus de dirección, etc.), debido a la resistencia del cable de alimentación y el cable de tierra, se produce un ruido de conmutación simultánea, y el cable de tierra saltará en el plano del suelo. Ruido (conocido como bomba terrestre). La intensidad del SSN y del rebote en tierra también depende de las características Io del circuito integrado, la resistencia de la capa de alimentación y la formación de tierra de la placa de pcb, así como del diseño y cableado de los dispositivos de alta velocidad en la placa de pcb.

Además, al igual que otros dispositivos electrónicos, los PCB también tienen problemas de compatibilidad electromagnética, que están relacionados principalmente con el diseño de los PCB y los métodos de cableado.