Tecnología de PCB - Método para evitar la influencia de la línea de transmisión de PCB de alta velocidad

En respuesta a los efectos de los problemas de las líneas de transmisión de PCB de alta velocidad, discutiremos los métodos para controlar estos efectos desde los siguientes aspectos.

1 controlar estrictamente la longitud de los cables de red clave

Si hay un borde de Transición de alta velocidad en el diseño, se debe considerar el impacto de la línea de transmisión en el pcb. Los chips de circuitos integrados rápidos comúnmente utilizados con una frecuencia de reloj muy alta tienen tales problemas. 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. A 50 mhz, la longitud del cableado 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 máxima de cableado del chip Gaas debe ser de 0,3 pulgadas. Si se supera este estándar, habrá problemas con las líneas de transmisión.

2 Planificación racional de la topología de cableado

Otra forma de resolver el efecto de la línea de transmisión de PCB de alta velocidad es elegir la ruta de cableado correcta y la topología de terminales. La estructura topológica del cableado se refiere al orden de cableado 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 los rastros de rama en el rastro de la línea troncal de la señal, a menos que la longitud de la rama del rastro se mantenga corta. En circunstancias normales, 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 conductor y llega a cada extremo receptor a su vez. Si se utiliza una resistencia en serie para cambiar las características de la señal, la posición de la resistencia en serie debe estar cerca del extremo de conducción. En términos de interferencia armónica de alto orden para controlar el cableado, el cableado de la cadena de crisantemo es el mejor. Sin embargo, este método de cableado tiene la tasa de distribución más baja y no es fácil distribuirlo al 100%. En el diseño real, hacemos que la longitud de la rama en el cableado de la cadena de crisantemos sea lo más corta posible. El valor de la longitud de Seguridad debe ser: Stub Delay < = trt * 0,1.

Por ejemplo, la longitud de los extremos divididos en los circuitos ttl de alta velocidad debe ser inferior a 1,5 pulgadas. Esta estructura topológica 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 terminales receptoras de señales sea asíncrona.

La estructura topológica en forma de estrella puede evitar eficazmente el problema asíncrono de la señal del reloj, pero es muy difícil completar manualmente el cableado en una placa de PCB de alta densidad. El uso de routers automáticos es la mejor manera de completar el cableado en forma de estrella. Se necesitan resistencias de terminación en cada rama. La resistencia de la resistencia terminal debe coincidir con la resistencia característica conectada. Esto se puede calcular manualmente o a través de herramientas CAD para calcular el valor de resistencia característica y el valor de resistencia de coincidencia de terminales.

En los dos ejemplos anteriores se utilizan resistencias terminales simples. En la práctica, se pueden seleccionar terminales de coincidencia más complejas. La primera opción es el terminal de coincidencia rc. Los terminales de coincidencia RC pueden reducir el consumo de energía, pero solo se pueden usar cuando la señal es relativamente estable. Este método es el más adecuado para coincidir con las señales de la 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 resistencia en serie no generan un consumo adicional de energía, pero ralentizan la transmisión de la señal. Este método se utiliza en circuitos de accionamiento de autobuses con poca influencia de retraso de tiempo. La ventaja de los terminales de emparejamiento de resistencia en serie es que puede reducir el número y la densidad de cableado de los equipos a bordo.

El último método es separar los terminales que coinciden. De esta manera, el componente de coincidencia debe colocarse cerca del extremo receptor. La 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 las resistencias montadas en la superficie de SMD es menor que la de los componentes a través del agujero, por lo que los componentes de encapsulamiento de SMD se convierten en la primera opción. Si elige una resistencia en línea normal, también hay dos opciones de instalación: vertical y horizontal.

En modo de montaje vertical, uno de los pines de montaje de la resistencia es muy corto, lo que permite reducir la resistencia térmica entre la resistencia y la placa de circuito, lo que facilita la emisión de calor de la resistencia al aire. Pero una instalación vertical más larga aumentará la inducción de la resistencia. Debido a la baja instalación, la instalación horizontal tiene una menor inducción. Sin embargo, la resistencia sobrecalentada se desviará. En el peor de los casos, la resistencia se convertirá en un circuito abierto, lo que provocará un fallo en la coincidencia del terminal de rastreo 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 muy importantes es garantizar que el tablero de PCB esté bien fundamentado. Para diseños complejos, es muy eficaz usar capas de señal con formaciones de tierra. Además, minimizar la densidad de señal en la capa más externa de la placa de circuito también es una buena manera de reducir la radiación electromagnética. Este método se puede lograr "construyendo" el diseño y fabricación de PCB utilizando la tecnología de "capa de superficie". La capa superficial se logra mediante la adición de una fina capa aislante al PCB de proceso común y una combinación de microporos para penetrar en estas capas. Las resistencias y condensadores se pueden enterrar debajo de la superficie, y la densidad de rastreo por unidad de área casi se duplicará. Reducir el tamaño de los pcb. La reducción del área de PCB tiene un gran impacto en la estructura topológica del circuito, lo que significa que el circuito actual se reduce, la longitud del Circuito 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 utilizar un dispositivo de encapsulamiento de pin de alambre de alta densidad, lo que a su vez reduce la longitud del cable, lo que reduce el circuito de corriente y mejora las características de compatibilidad electromagnética.

4 otras tecnologías disponibles

Para reducir el sobreimpulso instantáneo del voltaje en la fuente de alimentación del chip de circuito integrado, se debe agregar un capacitor de desacoplamiento al chip de circuito integrado. Esto puede eliminar eficazmente el impacto de las rebabas en la fuente de alimentación y reducir la radiación del Circuito de alimentación en la placa de circuito impreso.

Cuando el capacitor de desacoplamiento está conectado directamente al pin de alimentación del circuito integrado en lugar de la capa de alimentación, el efecto de suavizar las rebabas es el mejor. Es por eso que algunos enchufes de dispositivos tienen condensadores de desacoplamiento, mientras que otros requieren que la distancia entre el capacitor de desacoplamiento y el dispositivo sea lo suficientemente pequeña.

Cualquier dispositivo de alta velocidad y alta potencia debe colocarse lo más juntos posible para reducir el sobrecorriente instantáneo del voltaje de la fuente de alimentación.

Sin la capa de alimentación, la larga conexión de alimentación formará un circuito entre la señal y el circuito, convirtiéndose en una fuente de radiación y un circuito sensible.

La situación en la que los rastros de PCB forman un circuito que no pasa por el mismo cable de red u otros rastros se llama anillo abierto. Si el circuito pasa por otros cables del mismo cable de red, se constituye un circuito cerrado. En ambos casos, se forman efectos de antena (antena de cable y antena de anillo). 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.