Technologie PCB - Stratégie de câblage professionnelle dans la mise en page PCB

La mise en page est l'une des compétences les plus essentielles d'un ingénieur en conception de PCB. La qualité du câblage aura un impact direct sur les performances de l'ensemble du système. La plupart des théories de conception à grande vitesse seront finalement mises en œuvre et validées par la mise en page. Par conséquent, le câblage est très important dans la conception de PCB à grande vitesse. Sa plausibilité est analysée ci - dessous et quelques stratégies de câblage optimisées sont données pour certaines situations qui peuvent être rencontrées dans le câblage réel. Principalement articulé à partir de trois aspects tels que le câblage à angle droit, la ligne de distribution différentielle, le câblage serpentin.

1. Câblage à angle droit

Le câblage PCB nécessite souvent d'éviter le câblage à angle droit, et il est presque devenu l'une des normes pour mesurer la qualité du câblage. Quel impact le routage à angle droit peut - il avoir sur la transmission du signal? En principe, le câblage à angle droit modifie la largeur de ligne de la ligne de transmission, ce qui entraîne une discontinuité d'impédance. En fait, non seulement le câblage à angle droit, mais aussi l'angle de bouclier et le câblage à angle aigu peuvent provoquer des variations d'impédance.

L'effet du routage à angle droit sur le signal se traduit principalement par trois aspects: Tout d'abord, l'angle de braquage peut être équivalent à la charge Capacitive sur la ligne de transmission pour ralentir le temps de montée; Deuxièmement, une impédance discontinue provoque une réflexion du signal; Le troisième est l'EMI produit par la pointe à angle droit.

La capacité parasite induite par l'angle droit de la ligne de transmission peut être calculée par la formule empirique suivante:

C = 61w (ER) [taille = 1] 1 / 2 [/ taille] / Z0

Dans la formule ci - dessus, c est la capacité équivalente de l'angle (en PF), W est la largeur du câblage (en pouces), l'îlot R est la constante diélectrique du milieu et Z0 est l'impédance caractéristique de la ligne de transmission. Par exemple, pour une ligne de transmission de 4 mils 50 ohms (4,3 pour islaµr), la capacité apportée par l'angle droit est d'environ 00101 PF et l'on peut alors estimer la variation du temps de montée qu'elle induit:

T10 - 90% = 2,2 * c * Z0 / 2 = 2,2 * 00101 * 50 / 2 = 0556 PS

On voit par calcul que l'effet capacitif induit par le câblage à angle droit est très faible.

Avec l'augmentation de la largeur de la ligne à angle droit, l'impédance diminue et un certain phénomène de réflexion du signal se produit. Nous pouvons calculer l'impédance équivalente après augmentation de la largeur de ligne à partir de la formule de calcul d'impédance mentionnée dans le chapitre sur les lignes de transmission, puis calculer le coefficient de réflexion à partir de la formule empirique:

Í = (ZS - Z0) / (ZS + Z0). Typiquement, la variation d'impédance induite par le câblage à angle droit est comprise entre 7% et 20%, de sorte que le coefficient de réflexion maximal est d'environ 0,1. De plus, comme on peut le voir sur la figure ci - dessous, l'impédance de la ligne de transmission varie au minimum pendant une longue période de W / 2 lignes, puis revient à l'impédance normale après W / 2 lignes. Tout le temps de variation d'impédance est très court, typiquement à 10 PS près. Cette variation rapide et faible est presque négligeable pour la transmission générale du signal.

Beaucoup de gens ont eu cette compréhension du câblage à angle droit, pensant que les pointes émettaient ou recevaient facilement des ondes électromagnétiques et produisaient des EMI, ce qui est également devenu l'une des raisons pour lesquelles beaucoup pensaient que le câblage à angle droit ne pouvait pas être utilisé. Cependant, les résultats de nombreux tests pratiques montrent que le câblage à angle droit ne produit pas d'EMI significatif par rapport au câblage linéaire. Peut - être que les performances actuelles de l'instrument et le niveau d'essai limitent la précision de l'essai, mais au moins cela indique un problème où le rayonnement acheminé à angle droit est inférieur à l'erreur de mesure de l'instrument lui - même.

En général, le câblage à angle droit n'est pas aussi mauvais que prévu. Au moins dans les applications inférieures au GHz, il y a peu de réflexion sur les effets tels que la capacité, la réflexion et l'EMI dans les tests TDR. Les ingénieurs de conception de PCB à grande vitesse devraient se concentrer sur la mise en page, la conception de l'alimentation / de la mise à la terre, la conception du câblage, le perçage et d'autres aspects. Bien sûr, bien que l'impact du câblage à angle droit ne soit pas très grave, cela ne signifie pas que nous pouvons adopter le câblage à angle droit à l'avenir. L'attention aux détails est une qualité essentielle pour tout bon ingénieur. En outre, avec le développement rapide des circuits numériques, la fréquence des signaux traités par les ingénieurs PCB continuera d'augmenter au - dessus de 10 GHz dans le domaine de la conception RF, et ces petits angles droits pourraient devenir le point focal des problèmes de vitesse élevée.

Ligne de distribution différentielle PCB

Les signaux différentiels sont de plus en plus utilisés dans la conception de circuits à grande vitesse. Les signaux les plus critiques dans les circuits ont tendance à être conçus avec une structure différentielle. Qu’est - ce qui le rend si populaire? Comment pouvons - nous assurer sa bonne performance dans la conception de PCB? Avec ces deux questions, nous parlerons de la partie suivante.

Qu'est - ce qu'un signal différentiel? En général, le pilote envoie deux signaux équivalents et inversés et le récepteur détermine si l'état logique est "0" ou "1" en comparant la différence entre les deux tensions. Les paires de routes portant des signaux différentiels sont appelées routes différentielles.