Technologie PCB - Guide de conception PCB pour assurer l'intégrité du signal

Voici une introduction au Guide de conception de PCB pour assurer l'intégrité du signal et résoudre les problèmes de signal:

Plus tôt le problème (si) est posé, plus la conception est efficace, ce qui évite d'ajouter un équipement terminal avant que la conception du PCB ne soit terminée.

Si design planning dispose de nombreux outils et ressources. Cet article traite du problème central de l'intégrité du signal et de plusieurs façons de résoudre les problèmes de si, tout en ignorant les détails techniques du processus de conception. 1 problème si avec l'augmentation de la vitesse de commutation de la sortie IC, presque toutes les conceptions rencontrent des problèmes d'intégrité du signal indépendamment de la période du signal.

La carte peut être entièrement mise à la terre, former facilement une boucle d'alimentation, et un grand nombre d'équipements terminaux discrets peuvent être utilisés au besoin, mais la conception doit être correcte et ne doit pas être dans un état critique. Les spécialistes si et EMC simulent et calculent avant le câblage, puis la conception de la carte suit une série de règles de conception très strictes. En cas de doute, vous pouvez ajouter un équipement terminal pour obtenir autant de marges de sécurité si que possible. Pendant le travail réel de la carte, il y aura toujours des problèmes. Ainsi, en utilisant des bornes à impédance contrôlable pour le câblage, les problèmes de si peuvent être évités.

En bref, la conception ultra standard résout le problème si.

Les lignes directrices générales de conception si pour le processus de conception sont décrites ci - dessous. 2 la préparation de la conception préalable avant le début de la conception doit d'abord examiner et définir la stratégie de conception qui guidera le choix des éléments, le choix du processus et le contrôle des coûts de production de la carte. Dans le cas de l'is, une étude préalable est effectuée pour former un guide de planification ou de conception afin de s'assurer qu'il n'y a pas de problèmes évidents d'is, de diaphonie ou de synchronisation dans les résultats de conception. Les fabricants de circuits intégrés peuvent fournir certains guides de conception, mais ceux fournis par les fournisseurs de puces (ou les vôtres) ont des limites. Selon les lignes directrices, une carte de circuit conforme aux exigences si peut ne pas être conçue du tout.

Si les règles de conception sont simples, aucun ingénieur de conception de PCB n'est nécessaire.

Avant la mise en page réelle du PCB, vous devez d'abord résoudre les problèmes suivants. Dans la plupart des cas, ces problèmes affectent la carte que vous Concevez (ou envisagez de concevoir). C'est très précieux si le nombre de cartes est grand. 3 cartes en cascade certains groupes de projet ont une grande autonomie pour déterminer le nombre de couches de PCB, tandis que d'autres ne le font pas, il est donc important de savoir où ils se trouvent. La communication avec les ingénieurs de fabrication et d'analyse des coûts peut déterminer l'erreur de cascade de la carte, ce qui est également une bonne occasion de découvrir les tolérances de fabrication de la carte.

Toutes ces informations peuvent être utilisées pendant la phase de pré - câblage. Sur la base des données ci - dessus, vous pouvez choisir la cascade. Notez que presque chaque PCB inséré dans une autre carte ou un panneau arrière a des exigences d'épaisseur, et la plupart des fabricants de cartes ont des exigences d'épaisseur fixes pour les différents types de couches qu'ils peuvent fabriquer, ce qui limitera considérablement le nombre de connecteurs au niveau final. Vous devrez peut - être travailler en étroite collaboration avec le fabricant pour définir le nombre de cascades.

L'outil de contrôle d'impédance est appliqué pour générer des plages d'impédance cibles pour différentes couches, en tenant compte des tolérances de fabrication fournies par le fabricant et de l'impact du câblage adjacent. Idéalement, tous les noeuds à grande vitesse devraient être connectés à une couche interne de contrôle d'impédance (par exemple, une ligne à ruban) pour l'intégrité du signal, mais en pratique, les ingénieurs doivent souvent utiliser une couche externe pour permettre l'utilisation de tout ou partie des noeuds à grande vitesse. Afin d'optimiser le si et de maintenir la carte découplée, le plan terre / alimentation doit être placé par paires autant que possible. Si vous ne pouvez posséder qu'une seule paire d'avions au sol / motorisés, vous serez là. S'il n'y a pas de plan d'alimentation du tout, alors par définition, vous pouvez rencontrer des problèmes si.

Vous pouvez également rencontrer des situations où il est difficile de simuler ou de simuler les performances de la carte avant de définir un chemin de retour pour un signal indéfini. 4 commande de diaphonie et d'impédance le couplage à partir des lignes de signal adjacentes entraînera une diaphonie et modifiera l'impédance des lignes de signal. L'analyse de couplage de lignes de signaux parallèles adjacentes permet de déterminer l'espacement « sûr » ou attendu (ou la longueur de câblage parallèle) entre les lignes de signaux ou entre les différentes lignes de signaux. Par exemple, pour limiter la diaphonie entre l'horloge et le noeud de signal de données à 100 MV, mais pour garder les lignes de signal parallèles, vous pouvez calculer ou simuler pour trouver l'espacement minimum admissible entre les signaux sur une couche de câblage donnée. Dans le même temps, si la conception comprend des noeuds importants pour l'impédance (ou une horloge ou une architecture de mémoire cache dédiée), le routage doit être placé sur une couche (ou plusieurs couches) pour obtenir l'impédance désirée. 5 important High Speed Node latence et Timelapse c'est un facteur clé que le routage d'horloge doit prendre en compte. En raison d'exigences de synchronisation strictes, les nœuds doivent généralement utiliser un équipement terminal pour obtenir la meilleure qualité si.

Pour identifier ces noeuds à l'avance, il est prévu d'ajuster le temps nécessaire au placement et au routage des composants afin d'ajuster les pointeurs pointant vers la conception de l'intégrité du signal. 6. Le choix de la technologie PCB et de la technologie d'entraînement différente convient à différentes tâches. Le signal est - il un peu plus ou un peu plus? Le signal sort - il de la carte ou reste - t - il sur la même carte? Quelles sont les limites de latence et de bruit autorisées? En tant que norme universelle pour la conception de l'intégrité du signal, plus la vitesse de conversion est lente, meilleure est l'intégrité du signal. L'horloge 50mhz n'a aucune raison d'utiliser un temps de montée de 500ps.

Le dispositif de contrôle de fréquence oscillant 2 - 3ns est assez rapide pour assurer la qualité du si et aider à résoudre les problèmes de commutation de sortie synchrone (SSO) et de compatibilité électromagnétique (CEM). La supériorité de la technologie d'entraînement peut être découverte dans la nouvelle technologie Programmable FPGA ou dans les ASIC personnalisés par l'utilisateur. Avec ces appareils personnalisés (ou semi - personnalisés), vous avez beaucoup d'espace pour choisir l'amplitude et la vitesse de conduite.

Au début de la conception, répondez aux exigences de temps de conception FPGA (ou ASIC) et déterminez les options de sortie appropriées, y compris la sélection de broches (si possible). À ce stade de la conception, un modèle de simulation approprié est obtenu auprès du fournisseur IC.

Pour couvrir efficacement les simulations si, vous aurez besoin d'un simulateur si et du modèle de simulation correspondant (éventuellement un modèle Ibis).

Enfin, au cours des phases de pré - câblage et de câblage, une série de directives de conception devraient être élaborées, notamment: l'impédance de la couche cible, l'espacement des câblages, la technologie d'équipement préférée, la topologie des nœuds clés et la planification de la terminaison.

7 phase de pré - câblage le processus de base du pré - câblage dans la programmation si doit d'abord définir la plage des paramètres d'entrée (amplitude de conduite, impédance, vitesse de poursuite) et les plages topologiques possibles (longueur minimale / maximale, courte longueur, etc.), puis exécuter chaque combinaison de simulation possible, analyser le calendrier et les résultats de la simulation si, et finalement trouver une plage de valeurs acceptable. Ensuite, la plage de travail est interprétée comme une contrainte de câblage pour le câblage PCB. Différents outils logiciels peuvent être utilisés pour effectuer ce type de préparation de « nettoyage» et le programme de câblage peut gérer automatiquement cette contrainte de câblage.

Une vérification de simulation si après le câblage permettra de casser (ou de modifier) systématiquement les règles de conception, mais uniquement pour des raisons de coût ou de câblage strict. 9. Les mesures ci - dessus peuvent garantir la qualité de la conception si de la carte. Une fois l'assemblage de la carte terminé, il reste à placer la carte sur la plate - forme de test, à effectuer des mesures à l'aide d'un oscilloscope ou d'un TDR (Time Domain Reflector) et à comparer la carte PCB réelle avec les résultats attendus de la comparaison analogique. Il y a beaucoup d'articles sur les options. Les ingénieurs qui effectuent la vérification statique de la chronologie ont peut - être remarqué que, bien que toutes les données soient disponibles à partir de la fiche technique du périphérique, il est encore difficile de construire un modèle. Ce modèle est facile à construire par rapport au modèle de simulation si, mais les données du modèle sont difficiles à obtenir. Essentiellement, la seule source fiable de données de modèle si est le fournisseur IC, qui doit maintenir une coopération tacite avec les ingénieurs de conception. La norme du modèle Ibis fournit un support de données cohérent, mais la mise en place du modèle Ibis et son assurance qualité sont coûteuses. Les fournisseurs de circuits intégrés doivent encore stimuler la demande du marché pour cet investissement, et les fabricants de PCB sont probablement les seuls et les seuls sur le marché.