Technologie PCB - Conception de PCB haute vitesse problème d'effet de ligne de transmission traitement en quatre points

Lors de la conception de PCB à haute vitesse, l'effet de ligne de transmission peut entraîner des problèmes d'intégrité du signal, comment le gérer? Voici quatre choses à partager avec vous:

1. Contrôle strict de la longueur de câble du câble de réseau critique

Si la conception a des bords de saut à grande vitesse, l'effet de la ligne de transmission sur la carte PCB doit être pris en compte. Les puces de circuits intégrés rapides à cadence d'horloge élevée couramment utilisées de nos jours sont encore plus problématiques.

Il existe quelques principes de base qui peuvent résoudre ce problème: Si vous utilisez un circuit CMOS ou TTL pour la conception et que la fréquence de fonctionnement est inférieure à 10 MHz, la longueur de câblage ne doit pas dépasser 7 pouces. Si la fréquence de fonctionnement est de 50 MHz, la longueur du câble ne doit pas dépasser 1,5 pouce. Si la fréquence de fonctionnement atteint ou dépasse 75 MHz, la longueur de câblage doit être de 1 pouce. La longueur de câblage de la puce GaAs devrait être de 0,3 pouce. Si cette valeur est dépassée, cela signifie qu'il y a un problème de ligne de transmission.

2. Planification de la topologie de câblage

Une autre façon de résoudre l'effet de ligne de transmission est de choisir le chemin de routage correct et la topologie du terminal. La topologie de câblage fait référence à l'ordre de câblage et à la structure des câbles réseau. Lors de l'utilisation de dispositifs logiques à grande vitesse, les signaux avec des bords à variation rapide seront déformés par les branches du tronc de signal, à moins que la longueur de la branche ne reste très courte.

Généralement, le câblage PCB utilise deux topologies de base, à savoir le câblage en chaîne en chrysanthème et la distribution en étoile.

Pour le câblage en chrysanthème, le câblage commence à l'extrémité du conducteur et atteint successivement chaque extrémité de réception. Si vous utilisez une résistance série pour modifier les caractéristiques du signal, la résistance série doit être placée près de l'extrémité de conduite. En contrôlant les interférences harmoniques supérieures du câblage, l'effet de câblage en chaîne chrysanthème. Cependant, ce câblage ne passe pas facilement à 100%. Dans la conception réelle, nous voulons que la longueur de la branche dans le câblage en chrysanthème soit aussi courte que possible et que la valeur de la longueur de sécurité soit: Stub Delay & lt; = Facteur de conversion * 0,1

Remarque: TRT est le temps de réponse

Par exemple, l'extrémité de la branche dans un circuit TTL haute vitesse devrait être inférieure à 1,5 pouces de long. Cette topologie occupe moins d'espace de câblage et peut être terminée par une seule adaptation de résistance. Cependant, cette structure de câblage est telle que la réception des signaux aux différents récepteurs de signaux n'est pas synchronisée.

La topologie en étoile peut efficacement éviter les problèmes de synchronisation des signaux d'horloge, mais il est très difficile de terminer le câblage manuellement sur un PCB à haute densité. L'utilisation d'un applicateur de câble automatique est le moyen de terminer la pose du câble en étoile. Une résistance terminale est nécessaire sur chaque branche. La valeur de la résistance de la borne doit correspondre à l'impédance caractéristique du fil. Cela peut être fait manuellement ou via un outil de Cao pour calculer les valeurs d'impédance caractéristique et les valeurs de résistance d'adaptation aux bornes.

Bien que des résistances de borne simples aient été utilisées dans les deux exemples ci - dessus, des bornes adaptées plus complexes sont optionnelles en pratique. L'option est RC Matching terminal. Les bornes d'adaptation RC peuvent réduire la consommation d'énergie, mais ne peuvent être utilisées que lorsque le fonctionnement du signal est relativement stable. Cette méthode s'applique au traitement d'adaptation de signal de ligne d'horloge. L'inconvénient est que la capacité dans les bornes d'adaptation RC peut affecter la forme et la vitesse de propagation du signal.

La mise en série de bornes d'adaptation de résistance ne crée pas de consommation d'énergie supplémentaire, mais ralentit la transmission du signal. C'est une

Cette méthode est utilisée pour les circuits de pilotage de bus dont le retard temporel n'est pas significatif. Les bornes d'adaptation de résistance en série présentent également l'avantage de réduire le nombre de dispositifs utilisés sur la carte et la densité de connexion.

Une méthode consiste à séparer le terminal d'adaptation dans lequel l'élément d'adaptation doit être placé à proximité de l'extrémité de réception. Il présente l'avantage de ne pas dégrader le signal et d'éviter très bien le bruit. Il est généralement utilisé pour les signaux d'entrée TTL (Act, hct, FAST).

En outre, le type de boîtier et le type de montage de la résistance d'adaptation de borne doivent être pris en compte. Généralement, l'inductance d'une résistance montée en surface SMD est inférieure à celle d'un élément traversant, de sorte que l'élément d'encapsulation SMD devient. Il existe également deux modes de montage pour les résistances normales à blocage droit: vertical et horizontal.

En mode de montage vertical, la résistance a une broche de montage courte, ce qui réduit la résistance thermique entre la résistance et la carte et facilite la dissipation de la chaleur de la résistance dans l'air. Cependant, un montage vertical plus long augmente l'inductance de la résistance. L'installation horizontale a une inductance inférieure en raison de l'installation inférieure. Mais la résistance surchauffée dérivera et dans le mauvais cas, la résistance s'ouvrira, ce qui entraînera l'échec de l'appariement des bornes de câblage PCB et deviendra un facteur de défaillance potentiel.

3. Méthodes de suppression des interférences électromagnétiques

Une bonne solution au problème de l'intégrité du signal améliorera la compatibilité électromagnétique (CEM) de la carte PCB. L'un des points les plus importants est de s'assurer que la carte PCB a une bonne mise à la terre. La couche de signal avec une couche de mise à la terre est un moyen très efficace pour les conceptions complexes. En outre, la densité de signal externe de la carte est également un bon moyen de réduire le rayonnement électromagnétique, ce qui peut être réalisé en utilisant la technologie de « couche superficielle» pour « intégrer» la conception de PCB. Les couches de surface sont réalisées en ajoutant une combinaison de couches isolantes minces et de micropores pour pénétrer dans ces couches sur un PCB de procédé universel. La résistance et la capacité peuvent être enterrées sous la surface et la densité de ligne par unité de surface a presque doublé, réduisant ainsi le volume du PCB. La réduction de la surface du PCB a un impact énorme sur la topologie du câblage, ce qui implique une réduction de la boucle de courant, une réduction de la longueur du câblage de dérivation et un rayonnement électromagnétique approximativement proportionnel à la surface de la boucle de courant; Dans le même temps, les caractéristiques de petite taille signifient qu'il est possible d'utiliser un boîtier à broches haute densité, ce qui réduit la longueur du fil, ce qui réduit les boucles de courant et améliore les caractéristiques EMC.

4. Autres technologies applicables

Pour réduire les surtensions transitoires sur l'alimentation IC, un condensateur de découplage doit être ajouté à la puce IC. Cela élimine efficacement l'impact des bavures sur l'alimentation et réduit le rayonnement de la boucle d'alimentation sur la plaque d'impression.

Le condensateur de découplage lisse l'effet des bavures lorsqu'il est connecté directement à la branche d'alimentation du circuit intégré plutôt qu'à la couche d'alimentation. C'est pourquoi certains appareils ont des condensateurs de découplage dans leurs prises, tandis que d'autres exigent que la distance entre la capacité de découplage et l'appareil soit suffisamment faible. Tout appareil à haute vitesse et à forte consommation d'énergie doit être placé ensemble autant que possible pour réduire les dépassements transitoires de la tension d'alimentation. En l'absence de couche d'alimentation, les lignes d'alimentation longues forment une boucle entre le signal et la boucle, servant de source de rayonnement et de circuit inductif.

Le câblage formant la boucle ne passe pas par le même câble réseau ou autre câblage, appelé boucle ouverte. Si la boucle passe par le même câble réseau, les autres routes forment une boucle fermée. Dans les deux cas, un effet d'antenne (antenne rectiligne et antenne annulaire) peut survenir. L'antenne génère un rayonnement EMI à l'extérieur et est elle - même un circuit sensible. La boucle fermée est une question qui doit être prise en compte, car le rayonnement qu'elle produit est approximativement proportionnel à la surface de la boucle fermée.