Technologie PCB - Obtenez l'intégrité du signal PCB en seulement 9 étapes

L'intégrité du signal (si) fait référence à la qualité d'un signal sur une ligne de signal, c'est - à - dire à la capacité d'un signal à répondre au bon rythme et à la bonne tension dans un circuit. Si les signaux dans le circuit sont capables d'atteindre le récepteur avec la séquence temporelle, la durée et l'amplitude de tension souhaitées, on peut être certain que le circuit a une bonne intégrité de signal. Inversement, des problèmes d'intégrité du signal surviennent lorsque le signal ne répond pas correctement.

Les problèmes d'intégrité du signal peuvent entraîner ou entraîner directement des distorsions du signal, des erreurs de synchronisation, des erreurs de données, d'adresses, de lignes de contrôle et de systèmes incorrects, voire des pannes du système. C'est devenu un problème très notable dans la conception de produits à grande vitesse. Cet article commence par une introduction aux problèmes d'intégrité du signal PCB, puis illustre les étapes d'intégrité du signal PCB et, enfin, explique comment assurer l'intégrité du signal pour la conception de PCB.

Les problèmes d'intégrité du signal PCB incluent

Les problèmes d'intégrité du signal PCB comprennent principalement la réflexion du signal, la diaphonie, le retard du signal et les erreurs de synchronisation.

1. Réflexion: lorsque le signal est transmis sur la ligne de transmission, lorsque l'impédance caractéristique de la ligne de transmission de chargement de PCB à grande vitesse ne correspond pas à l'impédance de source ou à l'impédance de charge du signal, le signal est réfléchi, ce qui entraîne un dépassement et un recul de la forme d'onde du signal. Phénomène de sonnerie. Overshoot (overshoot) désigne le premier pic (ou creux) de la conversion du signal, qui est l'effet d'une tension supplémentaire supérieure au niveau de puissance ou inférieure au niveau de la masse de référence;

Undershoot fait référence à la valeur de vallée (ou PIC) suivante de la conversion du signal. Une tension de dépassement trop élevée affecte généralement l'appareil pendant une longue période de temps, ce qui peut endommager l'appareil, le dépassement réduit la tolérance au bruit et la sonnerie augmente le temps nécessaire à la stabilisation du signal, ce qui affecte la synchronisation du système.

2. Diaphonie: dans le PCB, diaphonie se réfère à l'interférence de bruit indésirable causée par l'énergie électromagnétique sur les lignes de transmission adjacentes par le couplage capacitif et inductif mutuel lorsque le signal se propage sur la ligne de transmission. C'est un champ électromagnétique causé par différentes structures. Résultant de l'interaction d'une même zone. La capacité mutuelle induit un courant de couplage, appelé diaphonie Capacitive; Et l'inductance mutuelle induit une tension de couplage, qui est appelée diaphonie inductive. Sur un PCB, la diaphonie est liée à la longueur des traces, à l'espacement des lignes de signal et aux conditions du plan de masse de référence.

3. Retard du signal et erreur de synchronisation: le signal est transmis à une vitesse limitée sur la ligne PCB, le signal est envoyé de l'extrémité pilote à l'extrémité réception, il y a un retard de transmission pendant cette période. Un retard excessif du signal ou une désadaptation du retard du signal peut entraîner des erreurs de synchronisation et une confusion dans le fonctionnement des dispositifs logiques.

L'analyse de la conception de systèmes numériques à grande vitesse pour l'analyse de l'intégrité du signal peut non seulement améliorer efficacement les performances du produit, mais également raccourcir le cycle de développement du produit et réduire les coûts de développement. Alors que les systèmes numériques évoluent vers des vitesses élevées et des densités élevées, il est urgent et nécessaire de maîtriser cet outil de conception.

Dans l'amélioration continue et le perfectionnement des modèles d'analyse de l'intégrité du signal et des algorithmes d'analyse computationnelle, les méthodes de conception de systèmes numériques utilisant l'intégrité du signal pour la conception et l'analyse informatiques seront largement et pleinement appliquées.

Étapes d'intégrité du signal PCB

1. Préparation avant la conception

Avant de commencer la conception, nous devons d'abord réfléchir et définir une stratégie de conception afin de guider les travaux tels que le choix des composants, le choix des processus et le contrôle des coûts de production des cartes. Dans le cas de l'is, il est nécessaire de faire des recherches à l'avance pour former des lignes directrices de planification ou de conception afin de s'assurer que les résultats de conception ne présentent pas de problèmes évidents d'is, de diaphonie ou de synchronisation.

2. Empilement de cartes de circuit imprimé

Certaines équipes de projet ont une grande autonomie pour déterminer le nombre de couches de PCB, tandis que d'autres ne le font pas. Il est donc important de savoir où vous êtes.

D'autres questions importantes comprennent: Quelles sont les tolérances de fabrication attendues? Quelle est la constante d'isolation attendue pour une carte de circuit imprimé? Quelle est l'erreur admissible sur la largeur et l'espacement des lignes? Quelle est l'erreur admissible sur l'épaisseur et l'espacement des couches de terre et de signal? Toutes ces lettres

Les informations sont disponibles pour la phase de pré - câblage.

Sur la base des données ci - dessus, vous pouvez choisir la cascade. Notez que presque tous les PCB insérés dans d'autres cartes ou backpacks ont des exigences d'épaisseur, et la plupart des fabricants de cartes ont des exigences d'épaisseur fixes pour les différents types de couches qu'ils peuvent fabriquer, ce qui limitera considérablement le nombre d'empilements finaux. Vous devrez peut - être travailler en étroite collaboration avec le fabricant pour définir le nombre de cascades. Les plages d'impédance cibles des différentes couches doivent être générées à l'aide d'un outil de contrôle d'impédance et les tolérances de fabrication fournies par le fabricant et l'impact du câblage adjacent doivent être pris en compte.

3. Diaphonie et contrôle d'impédance

Le couplage à partir des lignes de signal adjacentes va provoquer une diaphonie et modifier l'impédance des lignes de signal. L'analyse de couplage de lignes de signal parallèles adjacentes permet de déterminer l'espacement « sûr » ou attendu (ou la longueur de câblage parallèle) entre les lignes de signal ou entre différents types de lignes de signal.

Par example, si l'on souhaite limiter la diaphonie de l'horloge à un noeud de signal de données à moins de 100 MV, mais garder les traces de signaux parallèles, on peut utiliser le calcul ou la simulation pour trouver l'espacement minimum admissible entre les signaux sur une couche de câblage donnée. Dans le même temps, si la conception contient des noeuds d'impédance importants (ou une horloge ou une architecture de mémoire cache dédiée), le câblage doit être placé sur une couche (ou plusieurs couches) pour obtenir l'impédance désirée.

4. Nœuds importants à haute vitesse

La latence et le biais temporel sont des facteurs clés qui doivent être pris en compte dans le routage de l'horloge. En raison des exigences de synchronisation strictes, un tel noeud doit généralement utiliser un dispositif de terminaison pour obtenir la meilleure qualité si. Ces nœuds devraient être identifiés à l'avance et le temps nécessaire pour ajuster le placement et le câblage des composants devrait être planifié pour ajuster les indicateurs de conception de l'intégrité du signal.