Technologie PCB - Une bonne façon d'apprendre les cartes PCB

Les circuits PCB haute vitesse fonctionnent sur des lignes relativement longues sans distorsion importante de la forme d'onde. TTL utilise la méthode Schottky Diode Clamp pour les fronts descendants rapides, ce qui permet de clamper le dépassement à un niveau inférieur d'une chute de tension de diode au potentiel de masse. Cela réduit la taille de l'espace denté. Un front montant plus lent permet un dépassement, mais à l'état de niveau "h", l'impédance de sortie relativement élevée du circuit (50 - 80 angströms) atténue le dépassement. De plus, le problème du rabais n'est pas très important en raison de l'immunité plus grande du statut « h». Pour les dispositifs de la série hct, si l'on combine les méthodes Schottky de clampage de Diode et de terminaison par résistance en série, il y aura une amélioration et l'effet sera plus prononcé.

Lorsque des éventails apparaissent le long de la ligne de signal PCB, la méthode de mise en forme TTL présentée ci - dessus semble quelque peu inadéquate à des débits binaires plus élevés et à des taux de bordure plus rapides. En raison de la présence d'ondes réfléchies dans les lignes, elles ont tendance à être synthétisées à des débits élevés, ce qui entraîne une distorsion importante du signal PCB et réduit la capacité d'anti - brouillage. Ainsi, pour résoudre les problèmes de réflexion, les systèmes ECL utilisent généralement une autre méthode: la méthode d'adaptation d'impédance de ligne. De cette façon, la réflexion peut être contrôlée et l'intégrité du signal peut être garantie.

Strictement parlant, les lignes de transmission ne sont pas très nécessaires pour les dispositifs TTL et CMOS traditionnels avec des vitesses de bord plus lentes. Pour les dispositifs ECL haute vitesse avec des vitesses de bord plus rapides, les lignes de transmission ne sont pas toujours nécessaires. Mais lorsqu'on utilise des lignes de transmission, elles présentent l'avantage de prévoir les retards de connexion et de contrôler les réflexions et les oscillations par adaptation d'impédance.

1. Il existe cinq facteurs fondamentaux pour décider d'utiliser ou non une ligne de transmission:

Ce sont: (1) Le taux de bord du signal du système, (2) La distance de connexion (3) la charge Capacitive (Combien de secteurs sont sortis), (4) la charge résistive (méthode de terminaison de ligne); (5) Pourcentage des écarts et des dépassements admissibles (degré de réduction de l'immunité AC).

2. Plusieurs types de lignes de transmission PCB

(1) câbles coaxiaux PCB et paires Torsadées: ils sont souvent utilisés pour les connexions entre les systèmes et les systèmes. L'impédance caractéristique d'un câble coaxial est typiquement de 50 et 75 îlots et d'une Paire torsadée de 110 îlots.

(2) ligne microruban sur PCB

Une ligne microruban est un conducteur en forme de ruban (ligne de signal) séparé du plan de masse par un diélectrique. Si l'épaisseur, la largeur et la distance entre la ligne et le plan de masse sont contrôlables, son impédance caractéristique peut également être contrôlée. L'impédance caractéristique Z0 de la ligne microruban est:

(3) ligne de ruban dans la plaque d'impression PCB

La ligne ruban est une ligne ruban de cuivre placée au milieu du diélectrique entre deux plans conducteurs. Si l'épaisseur et la largeur de la ligne, la constante diélectrique du milieu et la distance entre les deux plans conducteurs sont contrôlables, l'impédance caractéristique de la ligne est également contrôlable. L'impédance caractéristique de la ligne à ruban est:

3. Fin des lignes de transmission

En réception de la ligne se termine par une résistance égale à l'impédance caractéristique de la ligne, la ligne de transmission est alors dite connectée en borne parallèle. Il est principalement utilisé pour obtenir des performances électriques optimales, y compris la conduite de charges distribuées.

Parfois, pour économiser la consommation d'énergie, un condensateur 104 est connecté en série sur une résistance de terminaison, formant un circuit de terminaison AC qui peut réduire efficacement les pertes en courant continu.

Les résistances sont connectées en série entre le conducteur et la ligne de transmission et les bornes de la ligne ne sont plus connectées aux résistances terminales. Cette méthode de terminaison est appelée terminaison série. Les dépassements et les sonneries sur les lignes plus longues peuvent être contrôlés par des techniques d'amortissement en série ou de terminaison en série. L'amortissement en série est réalisé en utilisant une faible résistance (typiquement de 10 à 75 angströms) en série avec la sortie de la porte d'entraînement. Cette méthode d'amortissement s'applique aux lignes dont l'impédance caractéristique est contrôlée (telles que le câblage du fond de panier, les cartes sans plan de masse et la plupart des lignes de bobinage, etc.).

Dans une borne série, la somme de la valeur de la résistance série et de l'impédance de sortie du circuit (porte de commande) est égale à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission. Le câblage d'extrémité série présente l'inconvénient de n'utiliser que des charges centralisées aux bornes et de longs délais de transmission. Ceci peut cependant être surmonté par l'utilisation de lignes de transmission terminales série redondantes.

Lors de la fabrication d'un PCB, le choix d'un PCB duplex ou d'un PCB multicouche dépend de la fréquence de travail la plus élevée, de la complexité du système de circuit et des exigences en matière de densité d'assemblage. Lorsque la fréquence de l'horloge dépasse 200 MHz, il est préférable de choisir une plaque multicouche. Si la fréquence de fonctionnement est supérieure à 350 MHz, il est préférable de choisir une carte de circuit imprimé avec du PTFE comme couche diélectrique, car elle a moins d'atténuation des hautes fréquences, moins de capacité parasite et une vitesse de transmission plus rapide. Grande et faible consommation d'énergie, le câblage de la carte de circuit imprimé nécessite les principes suivants

(1) Maintenez autant d'espace que possible entre toutes les lignes de signal parallèles pour réduire la diaphonie. S'il y a deux lignes de signal rapprochées, il est préférable de placer une ligne de masse entre les deux lignes, ce qui peut jouer un rôle de blindage.

(2) lors de la conception de la ligne de transmission du signal, les virages serrés doivent être évités afin d'éviter les réflexions dues à des changements soudains de l'impédance caractéristique de la ligne de transmission. Essayez de concevoir un arc uniforme avec une certaine taille.

(3) la largeur de la ligne imprimée peut être calculée à partir de la formule de calcul d'impédance caractéristique ci - dessus pour les lignes microruban et ruban. L'impédance caractéristique d'une ligne microruban sur une carte de circuit imprimé est généralement comprise entre 50 et 120 angströms. Pour obtenir une grande impédance caractéristique, la largeur de ligne doit être très étroite. Mais les lignes très fines ne sont pas faciles à faire. Compte tenu de divers facteurs, il convient généralement de choisir une valeur d'impédance d'environ 68 îlots, car l'impédance caractéristique des îlots 68 permet d'obtenir un équilibre optimal entre le temps de retard et la consommation d'énergie. Une ligne de transmission de 50 îles consommera plus d'électricité; Bien sûr, une plus grande impédance peut réduire la consommation d'énergie, mais augmente le temps de retard de transmission. Une capacité de ligne négative augmentera le temps de retard de transmission et réduira l'impédance caractéristique. Cependant, la capacité intrinsèque par unité de longueur d'un segment de ligne à très faible impédance caractéristique est relativement importante, de sorte que le temps de retard de transmission et l'impédance caractéristique sont moins affectés par la capacité de charge. Une caractéristique importante d'une ligne de transmission correctement terminée est qu'un embranchement Court ne doit pas affecter le temps de retard de la ligne. Lorsque Z0 est de 50 îles. La longueur des pieux de dérivation doit être limitée à 2,5 cm ou moins. Pour éviter les sonneries fortes.

(4) pour PCB double panneau (ou ligne à quatre couches dans un panneau à six couches). Les lignes des deux côtés de la carte doivent être perpendiculaires les unes aux autres pour éviter la diaphonie causée par l'inductance mutuelle.

(5) s'il y a un équipement à courant élevé sur la plaque d'impression de PCB, tels que des relais, des voyants lumineux, des Haut - parleurs, etc., leurs lignes de sol doivent être séparées pour réduire le bruit sur les lignes de sol. Les lignes de mise à la terre de ces appareils à courant élevé doivent être connectées à des bus de mise à la terre indépendants sur les plaques de branchement et les panneaux arrière, et ces lignes de mise à la terre indépendantes doivent également être connectées aux points de mise à la terre de l'ensemble du système.

(6) s'il y a un petit amplificateur de signal sur la carte, la ligne de signal faible avant l'amplification doit être éloignée de la ligne de signal forte et la trace doit être aussi courte que possible et, si possible, masquée par la ligne de terre.