Blogue PCB - Une technologie de conception anti - interférence de carte PCB DSP haute vitesse

En ce qui concerne les applications de circuits imprimés, les boîtiers BGA ont un taux de réussite élevé, un faible taux de réparation et une grande fiabilité, et les applications sont de plus en plus répandues. Cela dit, la conception au niveau de la carte implique de nombreuses techniques de conception de circuits numériques à grande vitesse. Dans les systèmes à grande vitesse, la génération de nuisances sonores est un facteur d'influence, les circuits à haute fréquence produisent également des radiations et des collisions, tandis que des vitesses de bord plus rapides créent des sonneries, des réflexions et de la diaphonie. Les cartes conçues ne fonctionneront pas correctement sans tenir compte des particularités de la disposition et du câblage des signaux à grande vitesse. Par conséquent, la conception réussie d'une carte PCB est un lien très critique dans le processus de conception de circuit DSP.

1. Effets de la ligne de transmission 1.1 intégrité du signal l'intégrité du signal comprend principalement la réflexion, la sonnerie, le rebond de la terre et la diaphonie. Les traces sur le PCB peuvent être équivalentes aux structures série et parallèle des condensateurs, résistances et inductances représentées sur la figure 1. La valeur typique de la résistance série est 0,25 D. / R - 4).55djft, la résistance parallèle est généralement élevée. Après avoir ajouté une résistance parasite, une capacité et une Inductance à la connexion PCB réelle, l'impédance finale sur la connexion est appelée impédance caractéristique zo. Si les impédances de la ligne de transmission et de la réception ne sont pas adaptées, cela peut entraîner des réflexions et des oscillations du signal. Circuits équivalents pour les traces de PCB: des variations de géométrie de câblage, des terminaisons de fil incorrectes, des transmissions à travers les connecteurs et des discontinuités dans le plan d'alimentation peuvent provoquer des réflexions. Lorsque le signal change sur les fronts montant et descendant du niveau, il se produit un dépassement et un recul, ce qui créera immédiatement des bavures au - dessus ou au - dessous du niveau stable, ce qui peut facilement endommager l'appareil. La sonnerie et la sonnerie du signal sont causées respectivement par une inductance et une capacité inappropriées sur la ligne. La sonnerie peut être réduite par une terminaison appropriée. Lorsque de grandes surtensions électriques apparaissent dans le circuit, cela provoque un rebond de la terre. Si un courant transitoire important traverse le plan d'alimentation de la puce et de la carte, l'inductance parasite et la résistance entre le boîtier de la puce et le plan d'alimentation provoqueront un bruit d'alimentation. La diaphonie est un problème de couplage entre deux lignes de signal entre lesquelles une inductance mutuelle et une capacité mutuelle provoquent du bruit sur la ligne. Le couplage capacitif induit un courant de couplage, tandis que le couplage inductif induit une tension de couplage. Les paramètres de la couche PCB, la distance entre les lignes de signal, les caractéristiques électriques des extrémités motrice et réceptrice et la méthode de terminaison des fils ont tous une certaine influence sur la diaphonie.

1.2 solutions quelques mesures à prendre pour résoudre les problèmes courants: le plan d'alimentation ne limite pas la direction du courant et la ligne de retour peut suivre le chemin de l'impédance, c'est - à - dire à proximité de la ligne de signal. Cela pourrait former une boucle de courant qui serait la direction dans laquelle les systèmes à grande vitesse se développeraient. Cependant, la couche d'alimentation n'élimine pas le fouillis de ligne, et tous les systèmes créent du bruit et provoquent des erreurs si le chemin de distribution n'est pas pris en compte. Un filtre spécial réalisé par un condensateur de dérivation est donc nécessaire. En général, les condensateurs sont de 1 à 1 Op. F est placé sur l'entrée d'alimentation de la carte et des condensateurs de 0,01 p.f à u 0,1 sont placés entre l'alimentation et la broche de masse de chaque dispositif actif de la carte. Un condensateur de dérivation agit comme un filtre. Un grand condensateur (10af) est placé à l'entrée d'alimentation pour filtrer le bruit basse fréquence (60HZ) généré à l'extérieur de la carte. Le bruit généré par les éléments actifs sur la carte atteindra 100 MHz ou plus. Pour générer des harmoniques, les condensateurs de dérivation placés entre chaque puce sont généralement beaucoup plus petits que ceux placés à l'entrée d'alimentation sur la carte. Par expérience, si la conception est un mélange analogique et numérique, la carte PCB est divisée en deux parties analogiques et numériques, l'équipement analogique est placé dans la partie analogique, l'équipement numérique est placé dans la partie numérique et le convertisseur A / n est placé dans toute la zone. Le signal analogique et le signal numérique sont routés dans leurs zones respectives pour s'assurer que le courant de retour du signal numérique ne circule pas dans la masse du signal analogique. Le Bypass et le découplage sont destinés à empêcher le transfert d'énergie d'un circuit à l'autre. Il convient de prêter attention à la couche d'alimentation, à la couche inférieure, aux composants et à la connexion d'alimentation interne des trois zones du circuit. Essayez d'élargir la largeur de l'alimentation et du fil de terre. Le fil de terre est plus large que le fil d'alimentation. "- '0,07 mm avec un cordon d'alimentation de 1,2" -' 2,5 'lrfl. Utilisez une grande surface de couche de cuivre comme fil de mise à la terre et mettez à la terre les endroits non utilisés sur la plaque d'impression comme fil de mise à la terre. Ou faites un panneau multicouche, l'alimentation électrique, le fil de terre occupent chacun une couche. Configurez un condensateur en céramique de 0,01 cœur pour chaque puce IC. Si l'espace de la carte de circuit imprimé est trop petit pour accueillir, vous pouvez configurer un condensateur électrolytique au tantale de 1 à 10 cœurs pour 4 à 10 puces. L'impédance haute fréquence de ce dispositif est particulièrement faible et se situe dans la gamme 500 Ki - IZ - 20 MHz. Inférieur à lq, le courant de fuite est faible (inférieur à o.5lla). Le condensateur de filtrage de découplage doit être installé à proximité du circuit intégré et s'efforcer de rendre les conducteurs du condensateur courts, la zone de boucle de courant transitoire est faible, en particulier les condensateurs de dérivation haute fréquence ne peuvent pas avoir de conducteurs. Lorsque le système fonctionne à 50 MHz, des problèmes d'effet de ligne de transmission et d'intégrité du signal se posent et des mesures classiques peuvent être utilisées pour obtenir des résultats satisfaisants; Lorsque l'horloge du système atteint 120 MHz, il est nécessaire de considérer l'utilisation de connaissances en conception de circuits à grande vitesse. Sinon, les cartes PCB conçues selon les méthodes traditionnelles ne fonctionneront pas correctement. Par conséquent, la conception de circuits PCB à grande vitesse est devenue une technique de conception que les concepteurs de systèmes électroniques doivent maîtriser. Carte PCB technologie de conception de circuits de signalisation à grande vitesse 2.1 câblage de signaux à grande vitesse l'utilisation d'une carte multicouche pour le câblage de signaux à grande vitesse n'est pas seulement nécessaire pour le câblage, mais aussi un moyen efficace de réduire les interférences. Pour choisir rationnellement le nombre de couches, réduire la taille de la plaque d'impression, utiliser pleinement la couche intermédiaire pour définir le blindage, réaliser une mise à la terre proche, peut réduire efficacement l'inductance parasite, raccourcir la longueur de transmission du signal, réduire les interférences croisées entre les signaux, etc., Tout cela est très important pour les circuits à grande vitesse. La fiabilité du travail est bénéfique. Selon certaines données, lors de la 248e Conférence nationale sur la communication académique entre les électrons résistants aux radiations et les impulsions électromagnétiques, le bruit d'un panneau à quatre couches est inférieur de 20 dB à celui d'un panneau double face lorsque le même matériau est utilisé. Moins le fil est plié, mieux c'est. Il adopte une ligne droite complète qui nécessite des virages. Il peut être tourné par une ligne pointillée ou un arc de cercle de 45 degrés, ce qui peut réduire l'émission externe et le couplage mutuel des signaux à grande vitesse, réduisant le rayonnement et la réflexion des signaux. Les broches entre les broches des circuits à grande vitesse doivent être aussi courtes que possible. Plus les conducteurs sont longs, plus l'inductance de distribution et la capacité de distribution seront grandes, ce qui provoquera des réflexions et des oscillations dans les systèmes de circuits à grande vitesse. Moins il y a d'alternance de couches de fils entre les broches d'un dispositif de circuit à grande vitesse, mieux c'est, c'est - à - dire moins il y a de porosités utilisées lors de la connexion des éléments, mieux c'est. Selon les mesures, les Vias peuvent apporter une capacité répartie d'environ 0,5 PF, ce qui entraîne une augmentation significative du retard du circuit. Dans le câblage de circuits à grande vitesse, on notera les "interférences croisées" introduites à proximité par le câblage parallèle des lignes de signal. Si la distribution parallèle n'est pas évitée, il est possible de disposer une grande surface de "masse" en regard des lignes de signal parallèles pour réduire les perturbations. Sur deux couches adjacentes, les directions des traces doivent être perpendiculaires entre elles. Pour les lignes de signal ou les unités locales particulièrement importantes, des mesures sont mises en œuvre pour entourer les lignes de terre. Il est possible d'ajouter une ligne de terre de protection à la périphérie, tandis que les traces de signaux telles que les signaux d'horloge et les signaux analogiques à grande vitesse ne sont pas susceptibles d'être perturbées et que la ligne de signal à protéger peut être prise en sandwich. Les différentes traces de signaux ne peuvent pas former de boucles et les lignes de masse ne peuvent pas former de boucles de courant.