Tecnología de PCB - Sobre el desarrollo de la tecnología de diseño de PCB de alta velocidad

(1) desafíos en el diseño de sistemas electrónicos

Con el aumento a gran escala de la complejidad e integración del diseño del sistema, los diseñadores de sistemas electrónicos se dedican al diseño de circuitos de más de 100 mhz, y la frecuencia de funcionamiento del bus ha alcanzado o superado los 50 mhz, y algunos incluso superan los 100 mhz. En la actualidad, alrededor del 50% de los diseños tienen una frecuencia de reloj superior a 50 MHz y casi el 20% tienen una frecuencia de reloj superior a 120 mhz.

Cuando el sistema funciona a 50 mhz, habrá problemas de efecto de línea de transmisión e integridad de la señal; Cuando el reloj del sistema alcance los 120 mhz, los PCB diseñados a partir de métodos tradicionales no funcionarán a menos que se utilice el conocimiento de diseño de circuitos de alta velocidad. Por lo tanto, la tecnología de diseño de PCB de alta velocidad se ha convertido en un método de diseño necesario para los diseñadores de sistemas electrónicos. La controlabilidad del proceso de diseño solo se puede lograr utilizando la tecnología de diseño del diseñador de circuitos de alta velocidad.

(2) qué es un circuito de alta velocidad

En general, se considera un circuito de alta velocidad si la frecuencia del circuito lógico digital alcanza o supera los 45 MHz a 50 MHz y el circuito que funciona por encima de esa frecuencia ocupa una cierta parte de todo el sistema electrónico (por ejemplo, 1 / 3).

De hecho, la frecuencia armónica en el borde de la señal es mayor que la frecuencia de la propia señal. Los bordes ascendentes y descendentes de la señal (o los saltos de la señal) pueden causar resultados inesperados en la transmisión de la señal. Por lo tanto, se cree ampliamente que si el retraso en la propagación de la línea es mayor que 1 / 2 del tiempo de subida del extremo de accionamiento de la señal digital, esta señal se considera una señal de alta velocidad y produce un efecto de línea de transmisión.

La transmisión de la señal se produce en un momento en el que el Estado de la señal cambia, como el tiempo de subida o bajada. La señal pasa un tiempo fijo desde el extremo conductor hasta el extremo receptor. Si el tiempo de transmisión es inferior a 1 / 2 del tiempo de subida o bajada, la señal reflejada del extremo receptor llegará al extremo conductor antes de que la señal cambie de Estado. Por el contrario, después de que la señal cambie de estado, la señal reflejada llegará al extremo conductor. Si la señal reflejada es fuerte, la forma de onda superpuesta puede cambiar el Estado lógico.

(3) determinación de la señal de alta velocidad

¿Arriba hemos definido los requisitos previos para que ocurra el efecto de la línea de transmisión, pero ¿ cómo sabemos si el retraso de la línea es mayor que 1 / 2 del tiempo de subida de la señal en el lado de la unidad? Por lo general, los valores típicos del tiempo de subida de la señal se pueden dar en el Manual del equipo, y el tiempo de propagación de la señal está determinado por la longitud real del cableado en el diseño del pcb. La relación correspondiente entre el tiempo de subida de la señal y la longitud permitida del cableado (retraso).

El retraso por unidad de pulgada en el PCB es de 0167ns. sin embargo, el retraso aumenta si se establecen muchos agujeros, muchos pines de dispositivo y muchas restricciones en el cable de red. Por lo general, el tiempo de subida de la señal de los dispositivos lógicos de alta velocidad es de aproximadamente 0,2 ns. si hay un chip Gaas en el tablero, la longitud máxima de cableado es de 7,62 mm.

Establezca tr como el tiempo de subida de la señal y TPD como el retraso en la propagación de la línea de señal. Si trà4tpd, la señal está en una zona segura. Si 2tpd àtrà4tpd, la señal cae en una zona de incertidumbre. Si trà2tpd, la señal pertenece a la zona problemática. Para las señales que caen en áreas inciertas y áreas problemáticas, se debe utilizar el método de cableado de PCB de alta velocidad.