Technologie PCB - Considérations de conception de carte PCB haute vitesse

Considérations sur la conception de cartes de circuits imprimés à grande vitesse nombre d'empilements: une bonne structure stratifiée est la meilleure prévention pour la plupart des problèmes d'intégrité du signal et des problèmes de compatibilité électromagnétique, et c'est aussi le plus mal compris. Voici quelques facteurs en jeu et une bonne façon de résoudre un problème peut aggraver les autres. De nombreux fournisseurs de conception de systèmes recommandent au moins un plan continu dans la carte pour contrôler l'impédance caractéristique et la qualité du signal. C'est une bonne proposition tant que le coût est abordable. Les consultants en CEM recommandent généralement de placer un remplissage de sol ou une couche de sol sur la couche externe pour contrôler le rayonnement électromagnétique et la sensibilité aux perturbations électromagnétiques. C’est aussi un bon conseil dans certains cas. Analyser les problèmes de signal dans les structures stratifiées avec des modèles capacitifs, cependant, cette méthode peut être gênante dans certaines conceptions courantes en raison de courants transitoires. Tout d'abord, regardons le cas simple d'une paire de plan d'alimentation / plan de masse: il peut être considéré comme un condensateur. On peut considérer que la couche d'alimentation et la couche de masse sont les deux plaques du condensateur. Pour obtenir de plus grandes valeurs de capacité, vous devez rapprocher les deux plaques (distance d) et augmenter la constante diélectrique (μµâ¼râ¼). Plus la capacité est grande, plus l'impédance est faible, c'est ce que nous voulons, car elle supprime le bruit. Quelle que soit la disposition des autres couches, la couche d'alimentation principale et la couche de mise à la terre doivent être adjacentes et situées au milieu de la pile. Si la distance entre la couche d'alimentation et la couche de terre est grande, cela peut provoquer de fortes boucles de courant et apporter beaucoup de bruit. Pour un panneau de 8 couches, placer la couche d'alimentation d'un côté et la couche de mise à la terre de l'autre côté peut causer les problèmes suivants

1. Diaphonie maximale. En raison de l'augmentation de la capacité mutuelle, la diaphonie entre les couches de signal est supérieure à celle des couches elles - mêmes. La plus grande circulation. Le courant circule autour de chaque plan d'alimentation et parallèlement au signal, une grande quantité de courant entrant dans le plan d'alimentation principal et revenant par le plan de masse. Les caractéristiques CEM vont se détériorer en raison de l'augmentation du courant de circulation. Impédance hors de contrôle. Plus le signal est éloigné de la couche de contrôle, plus la précision du contrôle d'impédance est faible en raison des autres conducteurs qui l'entourent. En raison de la facilité de créer un court - circuit de la soudure, il peut augmenter le coût du produit. Impédance caractéristique: Nous devons faire un choix de compromis entre performance et coût. Par conséquent, je discute ici de la façon d'organiser les cartes de circuits numériques pour obtenir les meilleures caractéristiques si et EMC. La distribution de chaque couche du PCB est généralement symétrique. À mon humble avis, plus de deux couches de signal ne doivent pas être placées côte à côte; Dans le cas contraire, le contrôle du si serait grandement perdu. Il est préférable de placer les couches de signaux internes symétriquement par paires. Sauf si certains signaux doivent être connectés à un périphérique SMT, nous devrions minimiser le câblage des signaux externes. La première étape d'un bon schéma de conception consiste à concevoir correctement la structure stratifiée de la carte avec un grand nombre de couches. Nous pouvons répéter cette méthode de placement plusieurs fois. Vous pouvez également ajouter des couches supplémentaires de puissance et de mise à la terre; Assurez - vous simplement qu'il n'y a pas de paires de couches de signal entre les deux couches d'alimentation. Le câblage du signal à grande vitesse doit être disposé dans la même paire de couches de signal; Ce principe ne doit pas être violé à moins qu'il ne soit rencontré en raison de la connexion du dispositif SMT. Toutes les traces du signal doivent avoir un chemin de retour commun (c'est - à - dire un plan de masse). Il existe deux idées et méthodes pour juger quelles couches peuvent être considérées comme une paire: 1. Assurez - vous que le signal de retour est exactement le même à égale distance. Cela signifie que le signal doit être acheminé symétriquement des deux côtés du plan de masse interne. Son avantage est la facilité de contrôle de l'impédance et du courant de circulation; L'inconvénient est qu'il y a beaucoup de trous traversants dans la couche de mise à la terre et quelques couches inutiles. Deux couches de signaux pour le câblage adjacent. L'avantage est qu'il est possible de contrôler les Vias dans la couche de terre au minimum (en utilisant des Vias enterrés); L'inconvénient est l'efficacité réduite de cette méthode pour certains signaux critiques. J'aime utiliser la deuxième méthode. De préférence, les connexions de masse pour les signaux d'entraînement et de réception des éléments peuvent être connectées directement à une couche adjacente à la couche de câblage des signaux. En tant que principe de câblage simple, la largeur de câblage de surface (en pouces) doit être inférieure au tiers du temps de montée du disque (en nanosecondes) (par exemple: un câblage TTL à grande vitesse a une largeur de 1 pouce). S'il est alimenté par plus d'une source d'alimentation, une couche de terre doit être posée entre les lignes d'alimentation pour les séparer. Ne pas former de condensateur pour ne pas provoquer un couplage alternatif entre les sources d'alimentation. Les mesures ci - dessus visent toutes à réduire la circulation et la diaphonie et à renforcer la capacité de contrôle de l'impédance. Le plan de masse formera également une « boîte blindée» EMC efficace. La surface inutilisée peut être transformée en une couche de terre en tenant compte de l'impact sur l'impédance caractéristique. Une structure feuilletée avec une bonne impédance caractéristique permet de contrôler efficacement l'impédance et ses traces peuvent former une structure de ligne de transmission facile à comprendre et prévisible. Les outils de solutions de terrain peuvent très bien gérer ces problèmes et obtenir des résultats assez précis en limitant au minimum le nombre de variables. Cependant, ce n'est pas nécessairement le cas lorsque trois signaux ou plus sont superposés, pour des raisons subtiles. La valeur de l'impédance cible dépend de la technologie de processus de l'appareil. La technologie CMOS à grande vitesse peut généralement atteindre 70 μm; Les dispositifs TTL haute vitesse peuvent généralement atteindre environ 80 à 100 µm. La valeur de l'impédance ayant généralement une grande influence sur la tolérance au bruit et la commutation du signal, il faut être très prudent dans le choix de l'impédance; Le Manuel du produit devrait fournir des conseils à ce sujet. Les résultats initiaux de l'outil d'analyse sur site peuvent rencontrer deux types de problèmes. Tout d'abord, il y a la question de la limitation du champ de vision. L'outil de résolution in situ analyse uniquement l'influence des traces voisines et ne prend pas en compte les traces non parallèles sur les autres couches qui affectent l'impédance. Les outils de solution de terrain ne peuvent pas connaître les détails avant le câblage, c'est - à - dire lors de l'attribution de la largeur des pistes, mais la méthode d'arrangement par paires décrite ci - dessus peut minimiser ce problème. Il convient de mentionner l'impact d'un avion partiellement motorisé. Après le câblage, la carte de circuit externe est souvent remplie de fils de cuivre mis à la terre, ce qui est bénéfique pour supprimer l'EMI et équilibrer le placage.