Technologie PCB - Recherche sur la conception de PCB haute vitesse, les problèmes d'intégrité du signal

Avec l'augmentation de la vitesse de commutation de sortie des circuits intégrés et l'augmentation de la densité des cartes PCB, l'intégrité du signal (si) est devenue l'une des préoccupations essentielles dans la conception de circuits imprimés numériques à grande vitesse. Des facteurs tels que les paramètres des composants et de la carte PCB, la disposition des composants sur la carte PCB et le câblage des signaux à grande vitesse peuvent tous causer des problèmes d'intégrité du signal, ce qui rend le système instable ou même inutilisable.

Problèmes d'intégrité du signal PCB

Une bonne intégrité du signal signifie que le signal peut répondre avec le bon timing et les valeurs de niveau de tension lorsque cela est nécessaire. 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 données incorrectes, des adresses et des lignes de contrôle, des défaillances du système et même des pannes du système.

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

Lorsqu'un signal est transmis sur une ligne de transmission, le signal est réfléchi lorsque l'impédance caractéristique de la ligne de transmission d'upload PCB à grande vitesse ne correspond pas à l'impédance de source ou à l'impédance de charge du signal, ce qui entraîne un dépassement de la forme d'onde du signal, un recul et le phénomène de sonnerie qui en résulte.

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. Le son de la phase

Dans les PCB, la diaphonie fait référence aux interférences bruyantes indésirables causées par l'énergie électromagnétique sur les lignes de transmission adjacentes par couplage capacitif et inductif mutuel lorsque le signal se propage sur une ligne de transmission. Il est causé par des champs électromagnétiques causés par différentes structures dans la même zone. Généré par interaction. 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 de signal et erreur de synchronisation

Le signal est transmis à une vitesse limitée sur les fils du PCB, le signal étant transmis de l'extrémité pilote à l'extrémité réception, pendant laquelle il y a un retard de transmission. 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.

Méthodes de conception de PCB pour assurer l'intégrité du signal

Voici quelques aspects à considérer lors de la conception de PCB si vous souhaitez mieux assurer l'intégrité de votre signal.

(1) Considérations dans la conception du circuit. Consiste à contrôler le nombre de sorties de commutation synchrone, à contrôler les débits de bord maximaux (di / DT et DV / DT) de chaque cellule pour obtenir les débits de bord les plus faibles et acceptables; Sélection d'un signal différentiel pour un bloc fonctionnel de sortie haute, par example un pilote d'horloge; Dans une ligne de transmission, des éléments passifs tels que des résistances, des condensateurs, etc. sont connectés à l'extrémité supérieure pour permettre l'adaptation d'impédance entre la ligne de transmission et la charge.

(2) Minimiser la longueur des traces pour le câblage parallèle.

(3) les composants doivent être placés loin des interfaces d'interconnexion d'E / s et d'autres zones vulnérables aux interférences et au couplage, et l'espacement entre les composants doit être minimisé.

(4) raccourcir la distance entre la trace du signal et le plan de référence.

(5) Réduire l'impédance de suivi et le niveau de pilotage du signal.

(6) correspondance des terminaux. Un circuit d'adaptation de terminal ou un élément d'adaptation peut être ajouté.

(7) Évitez que les câblages soient parallèles entre eux, fournissez un espacement de câblage suffisant entre les câblages et réduisez le couplage inductif.

L'intégrité du signal est un concept important à ne pas négliger dans la conception de PCB. Pour s'assurer que les PCB ont une bonne intégrité du signal, les ingénieurs doivent synthétiser divers facteurs d'influence, une disposition et un câblage raisonnables et améliorer les performances du produit.