Technologie PCB - Considérations de conception de carte PCB haute vitesse

Considérations sur la conception de cartes PCB à grande vitesse nombre d'empilements: une bonne structure laminée 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. Tant que les frais sont abordables, c'est une bonne suggestion. Les consultants en CEM recommandent généralement la pose d'un revêtement de sol ou d'une couche de mise à la terre sur la couche externe pour contrôler le rayonnement électromagnétique et la sensibilité aux perturbations électromagnétiques. C’est aussi une bonne suggestion sous certaines conditions. Analyser les problèmes de signal dans les structures empilées avec un modèle capacitif. 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 de puissance et la couche de masse sont les deux plaques du condensateur. Pour obtenir une plus grande valeur de capacité, vous devez rapprocher les deux plaques (distance d) et augmenter la constante diélectrique (λ¼râ¼). Plus la capacité est grande, plus l'impédance est faible, ce qui est exactement 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 crée une grande boucle de courant et apporte 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 distribution. 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 de compatibilité électromagnétique se détériorent en raison de l'augmentation du courant de circulation. Perte de contrôle de l'impédance. Plus le signal est éloigné de la couche de contrôle, plus la précision du contrôle d'impédance est faible en raison des autres conducteurs environnants. Comme il est facile de court - circuiter la soudure, cela 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 dont les cartes de circuit numérique peuvent être disposées pour obtenir les meilleures caractéristiques si et EMC. La distribution de chaque couche du PCB est généralement symétrique. À mon avis, plus de deux couches de signal ne devraient pas être mises ensemble; Sinon, le contrôle du si sera largement 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 d'une carte de circuit imprimé 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 une paire de couches de signal entre les deux couches de puissance. 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 pistes du signal doivent avoir un chemin de retour commun (c'est - à - dire un plan de masse). Il y a deux idées et méthodes pour juger quelles couches peuvent être considérées comme une paire: 1. Assurez - vous que le signal de retour à égale distance est exactement le même. Cela signifie que le signal doit être câblé symétriquement des deux côtés du plan de masse interne. Ceci présente l'avantage d'un contrôle aisé de l'impédance et du courant de circulation; L'inconvénient est qu'il y a beaucoup de trous dans la couche de mise à la terre et qu'il y a quelques couches inutiles. Deux couches de signal pour le câblage adjacent. L'avantage est qu'il est possible de contrôler au minimum les porosités dans la couche de terre (utilisation de porosités enterrées); L'inconvénient est que cette méthode est moins efficace pour certains signaux clés. 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 de l'entraînement en nanosecondes (par exemple: un câblage TTL à grande vitesse a une largeur de 1 pouce). Si elle est alimentée par plusieurs sources d'énergie, une couche de mise à la 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 les capacités de contrôle d'impédance. Le plan de masse formera également une "boîte de blindage" EMC efficace. La surface inutilisée peut être transformée en une couche de terre en tenant compte de l'impact sur l'impédance caractéristique. Impédance caractéristique une bonne structure empilée peut contrôler efficacement l'impédance et ses traces peuvent former une structure de ligne de transmission facile à comprendre et prévisible. Un outil de solution de terrain peut très bien gérer ce type de problème 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 haute vitesse peut généralement atteindre environ 70 angströms; Les appareils TTL à grande vitesse peuvent généralement atteindre environ 80 à 100 îles. 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 doit fournir des conseils à ce sujet. Les résultats préliminaires de l'outil de résolution 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 solution de terrain analyse uniquement l'impact des traces à proximité et ne prend pas en compte les traces non parallèles sur les autres couches qui affectent l'impédance. L'outil de résolution sur site ne peut pas connaître les détails avant le câblage, c'est - à - dire lors de l'attribution de la largeur des pistes, mais la méthode d'alignement des paires décrite ci - dessus peut minimiser ce problème. Il convient de mentionner l'impact du plan de puissance local. Après le câblage, les cartes externes sont souvent remplies de fils de cuivre mis à la terre, ce qui favorise la suppression de l'EMI et le placage équilibré.