L'actualité PCB - Comment câblage raisonnable dans la conception de la carte

Le câblage de la carte PCB est sans doute un art. une excellente conception de carte doit prendre en compte tous les aspects, y compris la mise en œuvre des principes et des fonctions du circuit, mais aussi les caractéristiques électriques telles que l'EMI, l'EMC, l'ESD, l'intégrité du signal, ainsi que la structure mécanique et la dissipation thermique des puces de haute puissance. Ensuite, considérez l'esthétique de la carte. Ceci est également important dans notre industrie de carte de copie de PCB.

Avant de commencer à apprendre à explorer les mises en page de PCB, vous pouvez voir diverses règles pour les mises en page de PCB dans divers livres de référence. Bien que de nombreuses règles puissent avoir la même connotation dans une certaine mesure, elles sont différentes. Dans la pratique pratique pratique de la mise en page, il y aura différents accent et même des conflits entre les règles. Par exemple: la règle un est que le chemin de transmission du signal est aussi court que possible et la règle deux est que le câblage haute fréquence nécessite une adaptation d'impédance.

Lorsque l'on considère la disposition du bus DDR Memory, la puce Memery encapsulée SOP ne permet pas d'implémenter la règle 1 pour tous les Tracks. La bonne approche consiste à mettre en œuvre tous les Tracks dans un délai relativement court, en tenant pleinement compte de l'adaptation d'impédance. Par conséquent, l'incompatibilité entre les règles dans le câblage réel conduit le lecteur à les utiliser consciemment et efficacement dans le processus de câblage, ce qui crée toutes sortes de doutes et même à être submergé par telle ou telle règle générale. Il est important de souligner que les différentes règles de câblage ne sont que des principes directeurs et que le processus de câblage réel doit être combiné avec des compromis constants pour obtenir un effet maximal. Je pense que tant que vous faites attention consciemment à ces règles dans le câblage réel, cela contribuera plus ou moins à l'effet du câblage.

1. Du point de vue de l'ensemble du système, analyser la nature du signal de chaque module, déterminer sa position dans l'ensemble du système, de sorte que la priorité du module dans la disposition et le câblage est importante pour l'ensemble du système, ce qui nécessite un processus de câblage réel.

Les règles générales d'agencement imposent de distinguer si le module est un circuit analogique ou un circuit numérique, s'il s'agit d'un circuit haute fréquence ou d'un circuit basse fréquence, s'il s'agit d'une source majeure d'interférences ou d'un signal critique sensible, etc. par conséquent, avant l'agencement, il est nécessaire d'analyser soigneusement les propriétés de chaque signal de module, y compris les propriétés du module, les fonctions, Alimentation, fréquence de signal spécifique, courant, intensité de courant, etc. pour déterminer la disposition du module sur la carte PCB. Souvent, lors de la détermination de la structure mécanique, un système complexe aura n approches différentes de la disposition, ce qui nécessite un compromis de quelques règles pour trouver la disposition optimale du point de vue du système.

Dans les modules numériques, il y aura une horloge, comme le Clock de la SDRAM, et le circuit d'horloge est le principal facteur qui affecte la CEM. Une grande partie du bruit du circuit intégré est liée à la fréquence d'horloge et à ses harmoniques multiples. Si le signal d'horloge est sous la forme d'une onde sinusoïdale, s'il n'est pas traité correctement, il "contribue" au système à cette fréquence ou à une source d'interférence multiple de cette fréquence. Si le signal d'horloge est sous la forme d'une onde carrée, il créera du bruit pour le système. Sources d'interférence de fréquence dispersées. Dans le même temps, Clock reste un signal vulnérable aux interférences. Si l'horloge est perturbée, l'impact sur le système numérique est concevable. Le module de circuit d'horloge est donc un module clé et diverses règles sont prioritaires lors de la mise en page et du câblage.

Actuellement, divers modules d'interruption existent également dans de nombreux systèmes matériels embarqués. La bascule d'interruption comprend une bascule de niveau et une bascule de bord. Dès qu'une interruption fixée en front montant est rencontrée, les bascules sont déclenchées successivement par suite de perturbations extérieures, ce qui entraîne finalement un phénomène de blocage du RTOS par impossibilité de traitement.

Deux agencements de circuits simples sont analysés selon ce principe. Dans l'une des plates - formes matérielles de téléphone que j'ai contactées, le circuit de luminosité de l'écran d'affichage a été réalisé en utilisant des signaux PWM de différentes largeurs d'impulsions et un circuit intégrateur RC pour établir différentes tensions de rétroéclairage. Par rapport à Clock, le signal PWM a le même effet sur l'EMI de l'ensemble du système. Mais si vous en analysez quelques - uns de plus près, vous devez savoir que si le signal PWM de l'IC établit un niveau analogique sur le chemin le plus court possible avant d'être transmis sur la carte PCB, c'est - à - dire que la résistance et la capacité sont aussi proches que possible du PWM. Les broches sont placées de sorte que les interférences PWM avec le système peuvent être réduites au minimum. Dans la conception de la plate - forme matérielle du téléphone, la partie radiofréquence et la partie audio sont au cœur du système, le câblage de ces deux parties occupant une position centrale absolue et les plaçant en priorité lors du câblage. Ainsi, dans la disposition réelle et le câblage, les lignes de signal de ces deux types de modules sont respectivement disposées au niveau intermédiaire et masquées au niveau des couches adjacentes à l'aide de la couche d'alimentation et de la couche de terre, les autres modules étant le plus éloignés possible de ces deux modules afin de ne pas introduire d'interférences. En outre, essayez de prendre en compte le détail: les signaux audio avec une très petite entrée MIC doivent être amplifiés dans une certaine mesure avant d'entrer dans l'audio ADC. Nous savons que le rapport signal sur bruit de transmission de canal dans un sens abstrait est une mesure de l'impact du bruit sur un système. Il est possible de croiser les références, un petit bruit traversant le canal avant que le signal audio ne soit amplifié, tandis que le signal audio entre dans le canal après amplification du signal audio. Si le chemin de ce canal ne peut pas traverser une zone où la source d'interférence est forte, il est recommandé d'amplifier le signal audio avant la transmission.

Par example, le bus d'un système complexe est généralement connecté à un type de dispositif. Par example, le bus I2C peut être connecté à 127 dispositifs esclaves. Dans certaines plates - formes matérielles décodeurs, Demodulator, Tuner et E2PROM sont généralement connectés. Cela nécessite également de différencier les différents dispositifs sur la fréquence du bus partagé, et d'utiliser des dispositifs à haute fréquence doit être placé dans une position relativement importante. Par exemple, l'interface EMI sur la plate - forme qami5516 ci - dessus utilise à la fois des périphériques SDRAM et flash. Sur la base de la compréhension du système, la SDRAM est placée dans le Code d'exécution du système d'exploitation en temps réel, flash servant de support de stockage. SDRAM a plus d'opérations de lecture et d'écriture que flash pendant le fonctionnement du système logiciel, donc le processus de câblage doit être terminé en premier. Pensez à l'emplacement de votre SDRAM.

2. L'idée modulaire et structurée se reflète non seulement dans la conception du principe matériel, mais également dans la disposition et les effets de câblage. Les plates - formes matérielles d'aujourd'hui sont de plus en plus intégrées et les systèmes sont de plus en plus complexes. Bien sûr, il est nécessaire que ce soit un schéma matériel ou non. Dans la conception des mises en page de PCB, une approche de conception modulaire et structurée est toujours utilisée. Si vous avez été exposé à des FPGA ou des CPLD à grande échelle, vous savez que la conception de circuits intégrés complexes nécessite inévitablement une approche de conception modulaire de haut en bas. Par conséquent, en tant qu'ingénieur en matériel, sur la base de la compréhension de l'architecture globale du système, il est d'abord important d'incorporer consciemment des idées de conception modulaire dans les schémas et la conception de câblage PCB. Par exemple, l'IC - qami5516 maître de la plate - forme matérielle de décodeur de télévision numérique a les modules suivants: st20: 32 bits RISC CPU avec une horloge de 180mhz

PTI: unité de traitement transport stream display: décodage MPEG - 2, unité de traitement d'affichage Demodulator: démodulateur QAM memory interface: différentes interfaces Memory requises pour différents systèmes d'application stbus: bus de communication de données périphériques pour chaque module: UART, SmartCard, IIC, GPIO, PWM et autres périphériques courants audio: audio output interface vedio: Video Output Interface le processus de conception modulaire de qami5516 n'exige pas nécessairement que les ingénieurs en matériel comprennent les différents aspects du système, mais lors de la conception d'une plate - forme matérielle, il est inévitable que la partie interface des différents modules IC utilisés dans l'application réelle soit considérée comme un sous - système. Traitement: par exemple, les circuits audio et vidéo doivent être réalisés dans une zone complète lors de la mise en page et du câblage. Cela non seulement perpétue l'idée de la conception modulaire IC, mais facilite également la séparation physique des cartes PCB lorsque cela est nécessaire, réduisant le couplage électrique entre les différents modules et facilitant la Mise en service de l'ensemble du système. Nous savons qu'il est plus facile de vérifier lors du débogage matériel. La façon de gérer les erreurs de conception du principe du circuit est "tête de médecin de maux de tête, pieds de médecin de douleur", c'est - à - dire dans la plate - forme qami5516 ci - dessus, si quelque chose ne va pas avec la partie audio du circuit, la première chose à faire est de vérifier et de vérifier le module audio.

L'idée de modularité se reflète également dans le câblage du bus système. En général, les bus sont divisés en trois types: Conrol bus, data bus et Addr bus. Par example, le SMI dans le qami5516 décrit ci - dessus utilise une SDRAM de 16 M avec une fréquence de fonctionnement de 100 MHz, ce qui nécessite d'unifier cet ensemble de bus dans un seul ensemble pour tenir compte de l'adaptation d'impédance lors du câblage. Lors du câblage proprement dit, il n'est pas possible de disposer ces lignes de manière clairsemée.

L'idée de modularité favorise également la disposition des cartes PCB.

L'idée de modularité favorise également l'extension ou la modification des fonctions du système matériel.

3. Faites attention à l'intégrité de l'alimentation, en donnant la priorité au traitement de l'alimentation et de la ligne de terre dans la disposition et le câblage. Dans tout système électronique, l'interférence du système par une source d'interférence n'est que de deux manières: l'une est transmise par un conducteur, l'autre par un rayonnement électromagnétique à travers l'espace. Le coupleur. Dans les systèmes basse fréquence, il s'agit principalement du Premier chemin. Dans les systèmes à haute fréquence, une grande partie des perturbations est due à la transmission par des conducteurs. Parmi ceux - ci, il est plus évident que le bruit généré par l'IC perturbe l'ensemble du système via l'alimentation et la mise à la terre. L'intégrité de l'alimentation ou la qualité de l'alimentation est donc essentielle à la résistance aux interférences de l'ensemble du système. L'intégrité de la puissance fait en fait partie de l'intégrité du signal, mais étant donné l'importance de la puissance pour tous les systèmes, elle est répertoriée séparément ici. Il convient de noter qu'il n'est pas facile de le faire dans un système réel. Il y aura toujours différentes fréquences de bruit dans le système. Dans la conception de circuits et la disposition et le câblage de PCB, il s'agit simplement d'essayer de réduire le bruit à différentes fréquences, améliorant ainsi la résistance globale au bruit du système. Dans le même temps, dans les systèmes complexes, la réduction du bruit du système ne consiste pas à modifier la valeur d'un ou deux condensateurs, mais à prêter attention à l'accumulation de l'effet de filtrage de l'alimentation. Dans la conception matérielle du téléphone, il existe des PMU spécialisés pour gérer et alimenter chaque module, mais les PMU sont tous issus du vbat. Il est impensable que l'alimentation d'un amplificateur opérationnel audio sensible ne soit pas filtrée, mais directement extraite du vbat ou, comme le circuit qui alimente la SDRAM, non filtrée, Et le bruit de commutation de cette partie du circuit numérique est autorisé à contaminer l'ensemble du vbat. Quelles sont les conséquences?

Si une attention suffisante est accordée à l'intégrité de l'alimentation, cette partie est relativement facile à manipuler après avoir combiné la modularité décrite ci - dessus et une analyse minutieuse de chaque module. Les règles habituelles de l'alimentation IC VCC sont généralement traitées par des condensateurs de dérivation et des condensateurs de découplage et essayer de garder ces condensateurs près de l'entrée d'alimentation de l'IC lors de la disposition de la carte. Si vous êtes dans un système exigeant, vous pouvez également utiliser un circuit lccl (une inductance ou une bille magnétique en série, puis un condensateur électrolytique et un condensateur céramique en série, puis une petite inductance en série. Les valeurs spécifiques doivent suivre la fréquence correspondante pour déterminer) filtrer pour différentes fréquences sensibles. Comme il n'y a pas de condensateur de dérivation sur l'alimentation du coeur du démodulateur système, le taux d'erreur de code après démodulation du démodulateur est insupportable. Pour le traitement des différents GNd dans le système, il est souvent nécessaire d'analyser le chemin de retour du courant. Le courant a la propriété de toujours choisir un chemin de retour avec une impédance minimale. C'est un principe de base qui peut être compris à partir du fait qu'il existe un mode de « pavage de cuivre» dans le câblage PCB. Le « pavage de cuivre» est généralement utilisé dans les réseaux GNd. Tous les signaux numériques peuvent être abstraits comme les circuits de porte les plus élémentaires. GNd fait également partie du chemin de retour du signal. GNd est la réduction de l'impédance totale sur le chemin du signal en "pavant le cuivre". "Near Ground" et "minimiser l'impédance de terre" sont également basés sur de telles considérations.

Ci - dessus est une introduction au câblage raisonnable dans la conception de la carte. IPCB est également fourni aux fabricants de PCB et à la technologie de fabrication de PCB.