Technologie PCB - Étude de l'intégrité du signal des circuits imprimés

Si vous trouvez que l'expérience accumulée dans la conception de PCB à l'époque précédente à faible vitesse semble maintenant impossible, la même conception de PCB, qui n'avait aucun problème auparavant, mais ne fonctionnait pas correctement, alors félicitations, vous avez rencontré le problème de conception de matériel de PCB le plus central: l'intégrité du signal.

C'est une bonne chose que vous vous rencontriez un jour à l'avance. Dans les temps passés à basse vitesse, le temps de montée du signal augmente généralement de quelques NS lorsque les niveaux sautent. L'interconnexion entre les dispositifs n'affecte pas le fonctionnement du circuit et ne nécessite aucun souci d'intégrité du signal. Mais dans l'ère de la haute vitesse d'aujourd'hui, avec l'augmentation de la vitesse de commutation de sortie IC, beaucoup sont dans l'ordre de la picoseconde et presque toutes les conceptions rencontrent des problèmes d'intégrité du signal, quelle que soit la période du signal. De plus, la recherche d'une faible consommation d'énergie rend la tension de coeur de plus en plus basse et la tension de coeur de 1,2 V devient très courante.

Ainsi, la tolérance au bruit du système peut devenir de plus en plus faible, ce qui accentue également les problèmes d'intégrité du signal. D'une manière générale, l'intégrité du signal fait référence à tous les problèmes liés à l'interconnexion dans la conception des circuits. Il s'agit principalement d'étudier comment les paramètres des caractéristiques électriques des interconnexions interagissent avec les formes d'onde de tension et de courant des signaux numériques et comment ils affectent les performances des produits.

Il se manifeste principalement par la synchronisation, la sonnerie du signal, la réflexion du signal, la diaphonie proximale, la diaphonie distale, le bruit de commutation, la non - monotonie, le rebond de la terre, le rebond de l'alimentation, l'atténuation, la charge Capacitive, le rayonnement électromagnétique, les interférences électromagnétiques, etc. Et bien plus encore. L'origine du problème d'intégrité du signal réside dans la réduction du temps de montée du signal.

Même si la topologie de câblage ne change pas, la conception existante sera critique ou cessera de fonctionner si une puce IC avec un temps de montée du signal inférieur est utilisée.

Voici quelques problèmes courants d'intégrité du signal. Distorsion de la forme d'onde causée par la réflexion du signal. Il semble sonner, sortir la carte que vous avez faite et mesurer divers signaux, tels que la sortie d'horloge ou la sortie de ligne de données à grande vitesse, pour voir si cette forme d'onde existe.

Si oui, alors vous devriez avoir une compréhension sensuelle du problème de l'intégrité du signal, oui, c'est une question d'intégrité du signal. Beaucoup d'ingénieurs en matériel relient une petite résistance au signal de sortie de l'horloge, quant au pourquoi, beaucoup de gens ne peuvent pas dire clairement, ils diront que beaucoup de conceptions matures ont. Peut - être que vous le savez, mais beaucoup de gens ne peuvent pas dire ce que cette petite résistance fait, y compris Beaucoup d'ingénieurs en matériel avec trois ou quatre ans d'expérience. Est - ce surprenant? Mais c'est vrai, j'en ai rencontré beaucoup. En effet, le rôle de cette petite résistance est de résoudre le problème de la réflexion du signal. Au fur et à mesure que la résistance augmente, la sonnerie disparaît, mais vous constaterez que le signal de montée n'est plus aussi raide. Cette solution est appelée adaptation d'impédance, O. sur la droite, nous devons faire attention à l'adaptation d'impédance. L'impédance occupe une place extrêmement importante dans le problème de l'intégrité du signal. Diaphonie: Si vous êtes assez prudent, vous constaterez que parfois pour une ligne de signal, il n'y a pas de fonction de signal de sortie, mais dans la mesure, il y aura une petite partie de la forme d'onde régulière, comme s'il y avait une sortie de signal. À ce stade, vous pouvez mesurer la ligne de signal qui lui est adjacente pour voir s'il existe un motif similaire! Oui, généralement si les deux lignes de signal sont proches. C'est le string. Bien entendu, la forme d'onde sur une ligne de signal affectée par la diaphonie n'est pas nécessairement similaire à celle d'un signal voisin, n'a pas nécessairement de lois évidentes, mais se présente plutôt sous forme de bruit. La diaphonie a toujours été un problème de maux de tête avec les cartes de circuits imprimés haute densité d'aujourd'hui. Avec peu d'espace de câblage, le signal doit être très proche, de sorte que vous ne pouvez le contrôler, mais vous ne pouvez pas l'éliminer plutôt que de le confronter.

Pour une ligne de signal diaphonique, l'interférence des signaux voisins est pour lui équivalente au bruit. Le nombre de diaphonies est lié à de nombreux facteurs sur la carte, et pas seulement à la distance entre deux lignes de signal. Bien sûr, la distance est la plus facile à contrôler et la solution la plus courante à la diaphonie, mais ce n'est pas la seule. C'est aussi là que de nombreux ingénieurs PCB ont mal compris.

Effondrement des pistes: le bruit n'est pas seulement présent dans les réseaux de signalisation, mais aussi dans les systèmes de distribution. Nous savons qu'à moins que vous ne puissiez transformer tout ce qui se trouve sur votre carte en supraconducteur, il y aura inévitablement une impédance au courant qui circule entre l'alimentation et la terre. Ensuite, lorsque le courant change, il y a inévitablement une chute de tension, de sorte que la tension réellement envoyée à la broche d'alimentation de la puce diminue, parfois même considérablement, comme si la tension s'effondrait soudainement, ce qui est un effondrement de piste. Les collisions de piste peuvent parfois causer des problèmes mortels et peuvent affecter le fonctionnement de la carte. Les processeurs haute performance intègrent un nombre croissant de portes, commutent plus rapidement, consomment plus de courant de commutation en moins de temps et tolèrent moins de bruit. Cependant, le contrôle du bruit devient de plus en plus difficile en raison des exigences élevées des processeurs haute performance pour les systèmes d'alimentation et de la difficulté de construire des systèmes de distribution à faible impédance.

Vous avez peut - être remarqué qu'il s'agit à nouveau d'un problème d'impédance et que la compréhension de l'impédance est la clé pour comprendre le problème de l'intégrité du signal PCB. Moi