Technologie PCB - En ce qui concerne le chemin de retour du circuit PCB à grande vitesse, voir comment fonctionne l'hôte

Dans le schéma d'un circuit numérique PCB, la propagation d'un signal numérique est le concept de base du retour d'une porte logique à l'autre 1 dans le schéma d'un circuit numérique, la propagation d'un signal de données d'une porte logique à l'autre 1. Le signal est transmis de la sortie à la réception par un fil. Il semble couler dans une direction. Par conséquent, de nombreux ingénieurs numériques pensent que les boucles ne sont pas pertinentes, après tout, le conducteur et le récepteur sont tous deux désignés comme des dispositifs en mode tension, alors pourquoi prendre en compte le courant! En fait, la théorie de base des circuits nous dit que les signaux se propagent par courant électrique. Plus précisément, c'est le Mouvement des électrons. L'une des caractéristiques du flux d'électrons est que les électrons ne restent jamais nulle part. Ils doivent revenir où que le courant circule. Ainsi, un courant circule toujours dans la boucle et tout signal dans le circuit est présent en boucle fermée. Pour la transmission de signaux haute fréquence, il s'agit en fait du processus de charge d'un condensateur diélectrique pris en sandwich entre la ligne de transmission et la couche continue.

2 effets du retour les circuits numériques s'appuient généralement sur la masse et le plan d'alimentation pour compléter le retour. Les voies de retour des signaux haute fréquence et basse fréquence sont différentes. Pour le retour du signal basse fréquence, on choisit le chemin de l'impédance la plus faible, pour le retour du signal haute fréquence, on choisit le chemin de l'inductance la plus faible, lorsque le courant part du pilote de signal, traverse la ligne de signal et est injecté à l'extrémité de réception du signal, il y a toujours un courant de retour dans le sens inverse: à partir de la broche de masse de la charge, Le courant traversant le plan de cuivre, s'écoulant vers la source de signal et traversant la ligne de signal forme une boucle fermée. La fréquence du bruit provoqué par le courant traversant le plan revêtu de cuivre est égale à la fréquence du signal. Plus la fréquence du signal est élevée, plus la fréquence du bruit est élevée. La porte logique ne répond pas au signal d'entrée absolu, mais à la différence entre le signal d'entrée et la broche de référence. Le circuit de terminaison monopoint réagit à la différence entre le signal d'entrée et son plan logique de référence et est donc tout aussi important pour les perturbations du plan de référence de la masse que pour les perturbations du trajet du signal. La porte logique répond à la broche d'entrée et à la broche de référence spécifiée, et nous ne savons pas laquelle est la broche de référence spécifiée (pour TTL, il s'agit généralement d'une alimentation négative, pour ECL, il s'agit généralement d'une alimentation positive, mais pas de toutes les alimentations). La capacité anti - brouillage du signal différentiel peut avoir un bon effet sur le bruit de rebond du sol et le glissement du plan de puissance.

Lorsque de nombreux signaux numériques sur la carte PCB sont commutés de manière synchrone (tels que le bus de données CPU, le bus d'adresses, etc.), cela provoque un courant de charge transitoire de l'alimentation dans le circuit ou du circuit vers la ligne de masse en raison de la présence de la ligne d'alimentation et de La ligne de masse. L'impédance crée un bruit de commutation synchrone (SSN), Et le bruit de rebond du plan de terre (appelé rebond de terre) apparaîtra également sur la ligne de terre. Lorsque la zone environnante des lignes d'alimentation et des lignes de terre sur la carte imprimée est grande, leur énergie rayonnante est également plus grande. Nous avons donc analysé l'état de commutation de la puce numérique et pris des mesures pour contrôler la méthode de retour afin de réduire la zone environnante. Zone, dans le but de rayonner au minimum.

Ic1 est la sortie du signal, ic2 est l'entrée du signal (pour simplifier le modèle PCB, on suppose que la réception contient une résistance aval) et la troisième couche est la couche de masse. La mise à la terre de ic1 et ic2 provient du troisième plan de masse. Le coin supérieur droit de la couche top est un plan d'alimentation qui est connecté au pôle positif de l'alimentation. C1 et C2 sont des condensateurs de découplage de ic1 et ic2 respectivement. Les broches d'alimentation et de masse de la puce représentée sur les figures sont celles des extrémités d'émission et de réception du signal.

En basse fréquence, si la borne S1 délivre un niveau haut, l'ensemble de la boucle de courant est que l'alimentation est connectée au plan d'alimentation VCC par le fil, puis entre dans ic1 par le chemin orange, puis sort de la borne S1 et entre dans ic2 par la borne R1 à travers la deuxième couche du fil. On passe ensuite dans la couche GNd et on retourne au pôle négatif de l'alimentation par le chemin rouge. Aux hautes fréquences, les caractéristiques de distribution du PCB peuvent avoir un impact important sur le signal. Les échos terrestres dont nous parlons souvent sont des problèmes fréquemment rencontrés dans les signaux à haute fréquence. Lorsque le courant dans la ligne de signal augmente de S1 à R1, le champ magnétique externe change rapidement, ce qui induit un courant inverse dans le conducteur voisin. Si le plan de masse de la troisième couche est un plan de sol complet, le courant indiqué par la ligne pointillée bleue sera généré sur le plan de sol. Si la couche supérieure a un plan d'alimentation complet, il y aura également un reflux sur la ligne pointillée bleue sur la couche supérieure. A ce moment, la boucle de courant de la boucle de signal est minimale, l'énergie rayonnée vers l'extérieur est minimale et la capacité de couplage des signaux externes est minimale. (l'effet de la peau à haute fréquence est également la plus petite énergie rayonnée vers l'extérieur, le principe est le même.) comme le niveau du signal haute fréquence et le courant changent rapidement, mais avec une courte période de variation, l'énergie requise n'est pas très grande, la puce est alimentée par le condensateur de découplage le plus proche de la puce. Lorsque C1 est suffisamment grand et que la réponse est suffisamment rapide (sa valeur esr est très faible, on utilise généralement des condensateurs en céramique dont l'esr est bien inférieur à celui des condensateurs en tantale), Le chemin orange sur la couche supérieure et le chemin rouge sur la couche GNd peuvent être considérés comme inexistants (présence d'un courant correspondent à l'alimentation de l'ensemble de la carte, mais pas au signal représenté sur la figure).

Ainsi, selon l'environnement de construction, l'ensemble du trajet du courant est: du positif de C1 - de la ligne de signal VCC - S1 de ic1 - du chemin jaune de la couche GNd - GNd de L2 - R1 - ic2 - du via - du pôle négatif du condensateur. On voit qu'il y a un courant équivalent brun dans la direction verticale du courant et qu'un champ magnétique sera créé au milieu. En même temps, ce Tore peut être facilement couplé à des perturbations extérieures. Si le signal de la figure est un signal d'horloge, il y a un ensemble de lignes de données de 8 bits en parallèle, alimentées par la même source d'alimentation de la même puce, avec le même chemin de retour de courant. Si le niveau de la ligne de données est inversé simultanément dans le même sens, un grand courant inverse sera induit par l'horloge. Si les lignes d'horloge ne correspondent pas bien, cette diaphonie est suffisante pour avoir un effet mortel sur le signal d'horloge. L'intensité de cette diaphonie n'est pas directement proportionnelle aux valeurs absolues des niveaux haut et bas de la source d'interférence, mais au taux de variation actuel de la source d'interférence. Pour une charge purement résistive, le courant de diaphonie est proportionnel à di / DT = DV / (t? 10% - 90% * r). Dans la formule, di / DT (taux de variation du courant), DV (amplitude de basculement de la source d'interférence) et R (charge de la source d'interférence) font tous référence aux paramètres de la source d'interférence (di / DT est le même que t? 10 s'il s'agit d'une charge Capacitive. - 90% de l'équation des carrés plats est inversement proportionnelle.). Il ressort de la formule que les signaux à basse fréquence peuvent ne pas avoir moins de diaphonie que les signaux à grande vitesse. C'est - à - dire: un signal 1khz n'est pas nécessairement un signal à basse vitesse, nous devons considérer le cas des bords de manière synthétique. Pour les signaux à bords raides, il contient un grand nombre de composantes harmoniques et présente une grande amplitude à chaque point de multiplication. Par conséquent, vous devez également faire attention lors du choix de votre appareil. Ne choisissez pas aveuglément une puce qui commute rapidement. Non seulement le coût est élevé, mais il augmente également les problèmes de diaphonie et de CEM.

Tout plan de puissance adjacent ou autre plan pouvant servir de plan de retour à ce signal, à condition qu'il y ait des condensateurs appropriés aux deux extrémités du signal pour fournir le chemin de faible réactance au GNd. Dans les applications normales, les alimentations respectives de la puce io sont généralement utilisées pour la réception et l'émission, et il y a généralement des condensateurs de découplage de 0,01 - 0,1 µF entre chaque alimentation et la masse, et ces condensateurs sont également aux deux extrémités du signal, de sorte que l'effet de retour du plan d'alimentation est secondaire au plan de masse. Cependant, si d'autres plans de puissance sont utilisés pour le reflux, il n'y a généralement pas de chemin de faible réactance à la masse aux deux extrémités du signal. De cette façon, le courant induit dans le plan adjacent trouvera la capacité la plus proche et retournera à la masse. Si le "condensateur le plus proche" est éloigné du point de départ ou de la fin, l'écho devra parcourir une grande distance pour former un chemin d'écho complet, qui est également le chemin d'écho du signal voisin et le même flux d'écho. L'effet des perturbations de la route et du sol commun est le même, ce qui équivaut à une diaphonie entre les signaux.

Pour certaines partitions d'alimentation croisées inévitables, un filtre passe - haut (par example un condensateur 680p de série de résistances 10Ω) formé d'un condensateur ou d'une connexion RC en série (par example un condensateur 680p de série de résistances 10Ω) peut être connecté à cette partition. La valeur exacte dépend du type de signal. Pour fournir un chemin de retour haute fréquence, mais aussi pour isoler la diaphonie basse fréquence entre les plans mutuels). Cela peut impliquer la question de l'ajout de condensateurs entre les plans d'alimentation, ce qui peut sembler un peu intéressant, mais cela fonctionne certainement. Si certaines spécifications ne le permettent pas, le condensateur peut être amené à la masse sur les deux plans de la partition.

Dans le cas où d'autres plans sont empruntés pour le retour, il est préférable d'ajouter plusieurs petits Condensateurs à la masse aux deux extrémités du signal pour fournir le chemin de retour. Mais cette approche est souvent difficile à mettre en œuvre. Parce qu'une grande partie de l'espace de surface près des bornes est occupée par les résistances d'adaptation et les condensateurs de découplage de la puce PCB.