Tecnología de PCB - Métodos y habilidades de diseño de PCB 1

Cómo elegir el tablero de PCB

1. la selección de placas de PCB debe lograr un equilibrio entre el cumplimiento de los requisitos de diseño y la producción y los costos a gran escala. Los requisitos de diseño incluyen partes eléctricas y mecánicas. Este problema de material suele ser más importante cuando se diseñan placas de PCB de muy alta velocidad (con una frecuencia superior a ghz). Por ejemplo, los materiales FR - 4 de uso común, con pérdidas dieléctrico a varias frecuencias de ghz, tendrán un gran impacto en la atenuación de la señal y pueden no ser adecuados. En lo que respecta a la electricidad, se debe prestar atención a si la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica son adecuadas para la frecuencia de diseño.

¿2. ¿ cómo evitar interferencias de alta frecuencia?

La idea básica para evitar la interferencia de alta frecuencia es minimizar la interferencia de los campos magnéticos de la señal de alta frecuencia, que se llama crosstalk. Se puede aumentar la distancia entre las señales de alta velocidad y las señales analógicas, o agregar rastros de protección / desviación de tierra a las señales analógicas. Además, se debe prestar atención a la interferencia acústica de la puesta a tierra digital a la puesta a tierra analógica.

¿3. ¿ cómo resolver el problema de la integridad de la señal en el diseño de alta velocidad?

La integridad de la señal es básicamente un problema de coincidencia de resistencia. Los factores que afectan la coincidencia de resistencias incluyen la estructura y la resistencia de salida de la fuente de señal, la resistencia característica del rastro, las características del extremo de carga y la estructura topológica del rastro. La solución es terminar (terminar) y ajustar la topología del cableado.

¿4. ¿ cómo se realiza el método de cableado diferencial?

Hay dos puntos a los que hay que prestar atención en el diseño de los pares diferenciales. Uno es que la longitud de los dos cables debe ser lo más larga posible, y el otro es que la distancia entre los dos cables (que está determinada por la resistencia diferencial) debe mantenerse constante, es decir, paralela. Hay dos formas paralelas, una es que dos cables funcionen uno al lado del otro en la misma capa, y la otra es que estos dos cables funcionen en dos capas adyacentes de arriba a abajo (arriba y abajo). En general, el primero tiene más implementaciones paralelas.

¿5. para la línea de señal de reloj con solo un terminal de salida, ¿ cómo lograr la línea de distribución diferencial?

Para utilizar la línea de distribución diferencial, tiene sentido que tanto la fuente de señal como el extremo receptor sean señales diferenciales. Por lo tanto, para las señales de reloj con solo un terminal de salida, es imposible utilizar la línea de distribución diferencial.

¿6. ¿ se puede agregar una resistencia de coincidencia entre los pares diferenciales en el extremo receptor?

La resistencia de coincidencia entre los pares diferenciales en el extremo receptor suele sumarse y su valor debe ser igual al valor de la resistencia diferencial. De esta manera, la calidad de la señal será mejor.

¿7. ¿ por qué el cableado del par diferencial debe ser el más cercano y paralelo?

El método de cableado del par diferencial debe ser adecuadamente cercano y paralelo. La llamada distancia adecuada se debe a que la distancia afecta el valor de la resistencia diferencial, que es un parámetro importante para el diseño de pares diferenciales. La necesidad de paralelismo también es mantener la consistencia de la resistencia diferencial. Si las dos líneas se acercan repentinamente, la resistencia diferencial será inconsistente, lo que afectará la integridad de la señal y el retraso temporal.

8. cómo lidiar con algunos conflictos teóricos en el cableado real

1. básicamente, es correcto dividir y aislar la puesta a tierra analógico / digital. Hay que tener en cuenta que el rastro de la señal debe ser lo más alejado posible de los lugares divididos (fosos), y la ruta de corriente de retorno de la fuente de alimentación y la señal no debe ser demasiado grande.

2. el Oscilador de cristal es un circuito de oscilación de retroalimentación positiva analógico. Para tener una señal oscilante estable, debe cumplir con las especificaciones de ganancia y fase del bucle. Las especificaciones de oscilación de esta señal analógica son fácilmente perturbadas. Incluso si se agregan rastros de protección de tierra, es posible que no se pueda aislar completamente la interferencia. Si la distancia es demasiado larga, el ruido en el plano del suelo también afectará el circuito de oscilación de retroalimentación positiva. Por lo tanto, la distancia entre el Oscilador de cristal y el chip debe ser lo más cercana posible.

3. es cierto que hay muchos conflictos entre el cableado de alta velocidad y los requisitos del emi. Pero el principio básico es que el aumento de la resistencia y la capacidad del EMI o las gotas magnéticas de ferrita no causarán que algunas características eléctricas de la señal no cumplan con las especificaciones. Por lo tanto, es mejor utilizar las habilidades de organizar rastros y apilar PCB para resolver o reducir problemas de emi, como la entrada de señales de alta velocidad en la capa Interior. Finalmente, se utiliza un método de condensadores de resistencia o cuentas magnéticas de ferritas para reducir el daño a la señal.

¿9. ¿ cómo resolver la contradicción entre el cableado manual y el cableado automático de señales de alta velocidad?

Ahora, los routers automáticos de la mayoría de los programas de cableado fuerte establecen restricciones para controlar el método de devanado y el número de agujeros. Las capacidades de los motores de devanado y los proyectos de configuración de restricciones de diferentes empresas EDA a veces varían mucho. Por ejemplo, si hay suficientes restricciones para controlar la forma en que se controlan los devanados en forma de serpiente, si es posible controlar el espaciamiento de los rastros de los pares diferenciales, etc. esto afectará si el método de cableado del cableado automático se ajusta a las ideas del diseñador. Además, la dificultad de ajustar manualmente el cableado también está absolutamente relacionada con la capacidad de la máquina de devanado. Por ejemplo, la capacidad de empuje del rastro, la capacidad de empuje del agujero, o incluso la capacidad de empuje del rastro para el recubrimiento de cobre, etc. por lo tanto, elegir un router con una fuerte capacidad de motor de devanado es la solución.

10. sobre las muestras.

La placa de prueba se utiliza para medir si la resistencia característica de la placa de PCB producida cumple con los requisitos de diseño con TDR (reflector de dominio de tiempo). En general, hay dos casos de resistencia a controlar: un solo cable y un par diferencial. Por lo tanto, el ancho de la línea y el espaciamiento de la línea en la muestra (cuando hay pares diferenciales) deben ser los mismos que las líneas a controlar. Lo más importante es la ubicación del punto de tierra durante el proceso de medición. Para reducir la inducción del cable de tierra, la posición de tierra de la sonda TDR suele estar muy cerca de la punta de la sonda. Por lo tanto, la distancia y el método entre el punto de medición de la señal y el punto de tierra en la muestra deben coincidir con la sonda utilizada.

¿11. en el diseño de PCB de alta velocidad, el área en blanco de la capa de señal se puede recubrir de cobre, ¿ cómo se debe distribuir el recubrimiento de cobre de varias capas de señal en el suelo y la fuente de alimentación?

En términos generales, la mayoría de los bronceados en áreas vacías están fundamentados. Cuando se aplica cobre al lado de la línea de señal de alta velocidad, solo hay que prestar atención a la distancia entre el cobre y la línea de señal, ya que el cobre aplicado reduce ligeramente la resistencia característica del rastro. También se debe tener cuidado de no afectar la resistencia característica de otras capas, como en la estructura de líneas de doble banda.

¿12. ¿ se puede utilizar el modelo de línea MICROSTRIP para calcular la resistencia característica de la línea de señal en el plano de potencia? ¿¿ se puede utilizar el modelo de línea de banda para calcular la señal entre la fuente de alimentación y el plano de tierra?

Sí, al calcular la resistencia característica, tanto el plano de alimentación como el plano de tierra deben considerarse como el plano de referencia. Por ejemplo, una placa de cuatro capas: la capa de alimentación superior está conectada con la capa inferior de la formación. En este momento, el modelo de resistencia característica de la capa superior es un modelo de línea de MICROSTRIP con el plano de potencia como plano de referencia.

¿13. ¿ en circunstancias normales, el software en la placa de circuito impreso de alta densidad puede generar automáticamente puntos de prueba para cumplir con los requisitos de prueba de la producción a gran escala?

En general, si el software genera automáticamente puntos de prueba para cumplir con los requisitos de prueba depende de si la especificación para agregar puntos de prueba cumple con los requisitos del equipo de prueba. Además, si el cableado es demasiado denso y las especificaciones para agregar puntos de prueba son estrictas, es posible que no se pueda agregar automáticamente el punto de prueba a cada segmento. Por supuesto, necesita rellenar manualmente el lugar a probar.

¿14. ¿ el aumento de los puntos de prueba afectará la calidad de las señales de alta velocidad?

Si afectará la calidad de la señal depende del método para agregar el punto de prueba y la velocidad de la señal. básicamente, se puede agregar un punto de prueba adicional a la línea (sin usar el agujero o pin DIP existente como punto de prueba) o sacar un cable corto de la línea. El primero equivale a agregar un pequeño capacitor a la línea, mientras que el segundo es una rama adicional. Ambos casos tienen más o menos un impacto en las señales de alta velocidad, y el grado de impacto está relacionado con la velocidad de frecuencia de la señal y la velocidad del borde de la señal. El tamaño del impacto se puede conocer a través de la simulación. En principio, cuanto más pequeño sea el punto de prueba, mejor (por supuesto, debe cumplir con los requisitos de la herramienta de prueba) y cuanto más corta sea la rama, mejor.

¿15. varios PCB forman un sistema, ¿ cómo deben conectarse los cables de tierra entre las placas?

Cuando las señales o fuentes de alimentación entre cada placa de PCB están conectadas entre sí, por ejemplo, cuando la placa a tiene una fuente de alimentación o las señales se envían a la placa b, debe haber una cantidad igual de corriente que fluye de la tierra a la placa a (esta es la Ley de la corriente kirchoff). La corriente eléctrica en este suelo encontrará el lugar con la menor resistencia para regresar. Por lo tanto, en cada interfaz, tanto la interconexión de fuentes de energía como la interconexión de señales, el número de pines asignados a la formación de puesta a tierra no debe ser demasiado pequeño para reducir la resistencia, lo que permite reducir el ruido en la formación de puesta a tierra. Además, puede analizar todo el circuito de corriente, especialmente la parte más grande de la corriente, y ajustar la conexión de la formación de puesta a tierra o el cable de tierra para controlar el flujo de corriente (por ejemplo, hacer una baja resistencia en algún lugar para que la mayor parte de la corriente fluya desde ese go) para reducir el impacto en Otras señales más sensibles.

¿16. ¿ puede presentar algunos libros técnicos y materiales extranjeros sobre el diseño de PCB de alta velocidad?

En la actualidad, los circuitos digitales de alta velocidad se utilizan en redes de comunicación y computadoras y otros campos relacionados. En cuanto a las redes de comunicación, la frecuencia de funcionamiento de las placas de PCB ha alcanzado los ghz, y por lo que sé, el número de capas es tan alto como 40. Las aplicaciones relacionadas con las computadoras también se deben a los avances en los chips, ya sean PC de uso general o servidores, la frecuencia máxima de funcionamiento en el tablero también alcanzó más de 400 MHz (como rambus). Para satisfacer la demanda de cableado de alta velocidad y alta densidad, los requisitos para agujeros ciegos / enterrados a través de agujeros, microorganismos y procesos de acumulación aumentan gradualmente. Estos requisitos de diseño están disponibles para la producción a gran escala de los fabricantes.

Estos son algunos buenos libros técnicos:

1. Howard W. johnson, "diseño digital de alta velocidad - Manual de magia negra";

2. Stephen H. hall, "diseño de sistemas digitales de alta velocidad";

3. Brian yang, "integridad de la señal digital";

4. Douglas brook, "cuestiones de integridad y diseño de placas de circuito impreso".

17. dos fórmulas de resistencia característica que a menudo se mencionan:

A. MICROSTRIP

Z = (...) z = (...) 87 / [qrt (er + 1,41)))) LN [5.98h / (0,8w + t)], de los cuales W es el ancho de línea, t es el espesor del cobre del rastro, H es la distancia del rastro al plano de referencia y ER es la constante dieléctrica del material pcb. Esta fórmula debe aplicarse cuando 0,1 (w / h) sea inferior a 2,0 y 1 (er) sea inferior a 15.

B. líneas de banda

Z = [60 / qrt (er)] LN (+ 4H / [0,67 (t + 0,8w))) en el que H es la distancia entre los dos planos de referencia y el rastro se encuentra en medio de los dos planos de referencia. Esta fórmula debe aplicarse cuando W / H < 0,35 y T / H < 0,25.

¿18. ¿ se puede agregar un cable de tierra en medio de la línea de señal diferencial?

Por lo general, es imposible agregar un cable de tierra en medio de la señal diferencial. Porque uno de los principios más importantes de aplicación de las señales diferenciales es aprovechar las ventajas de acoplamiento entre las señales diferenciales, como la eliminación de flujo y la resistencia al ruido. Si se añade un cable de tierra en el medio, se romperá el efecto de acoplamiento.

¿19. ¿ el diseño de placas flexibles rígidas requiere software y especificaciones especiales de diseño? ¿¿ dónde podemos realizar tal procesamiento de placas de circuito en china?

Puede usar el software general de diseño de PCB para diseñar circuitos impresos flexibles (circuitos impresos flexibles). También es producido por fabricantes de FPC en formato gerber. Debido a que el proceso de fabricación es diferente al de los PCB generales, diferentes fabricantes limitarán el ancho mínimo de línea, el espaciamiento mínimo de línea y el paso mínimo de agujeros en función de su capacidad de fabricación. Además, se puede reforzar colocando algunas pieles de cobre en el punto de inflexión de la placa de circuito flexible. En cuanto a los fabricantes, puede encontrar "fpc" en Internet como consulta de palabra clave.

¿20. ¿ cuáles son los principios para elegir correctamente el punto de tierra entre el PCB y la carcasa?

El principio para elegir el punto de tierra del PCB y la carcasa es utilizar el suelo del Gabinete para proporcionar una ruta de baja resistencia a la corriente de retorno y controlar la ruta de la corriente de retorno. Por ejemplo, generalmente cerca de un dispositivo de alta frecuencia o un generador de reloj, se puede utilizar un tornillo de fijación para conectar la formación de tierra del PCB al suelo del Gabinete para minimizar el área de todo el circuito de corriente y reducir la radiación electromagnética.