Technologie PCB - Aperçu de l'intégrité du signal High Speed Digital PCB Problems

Cet article décrit une méthode de conception de cartes PCB à signal numérique à grande vitesse basée sur l'analyse informatique de l'intégrité du signal. Dans cette approche de conception, un modèle de transmission de signal au niveau de la carte PCB est d'abord établi pour tous les signaux numériques à grande vitesse, puis l'espace de résolution de la conception est trouvé par le calcul et l'analyse de l'intégrité du signal, et enfin le PCB est terminé sur la base de l'espace de résolution. Conception et vérification de la carte.

Avec l'augmentation de la vitesse de commutation de sortie des circuits intégrés et l'augmentation de la densité des cartes PCB, l'intégrité du signal est devenue l'une des préoccupations essentielles dans la conception de PCN numérique à grande vitesse. Des facteurs tels que les paramètres des composants et de la carte PCB, la disposition des composants sur la carte PCB et le câblage des signaux à grande vitesse peuvent tous causer des problèmes d'intégrité du signal, ce qui rend le système instable ou même inutilisable.

Comment tenir pleinement compte des facteurs d'intégrité du signal dans le processus de conception de PCB et prendre des mesures de contrôle efficaces est devenu un sujet brûlant dans l'industrie de la conception de PCB aujourd'hui. La méthode de conception de carte PCB numérique à grande vitesse basée sur l'analyse informatique de l'intégrité du signal peut efficacement atteindre l'intégrité du signal de la conception de PCB.

1. Aperçu des problèmes d'intégrité du signal

L'intégrité du signal (si) fait référence à la capacité d'un signal à répondre dans un circuit avec le bon ordre de temps et la bonne tension. Le circuit a une meilleure intégrité du signal si le signal dans le circuit est capable d'atteindre IC avec la séquence de temps, la durée et l'amplitude de tension souhaitée. Inversement, des problèmes d'intégrité du signal surviennent lorsque le signal ne répond pas correctement. D'une manière générale, les problèmes d'intégrité du signal se manifestent principalement sous cinq aspects: latence, réflexion, diaphonie, bruit de commutation synchrone (SSN) et compatibilité électromagnétique (EMI).

Par retard, on entend que le signal est transmis à une vitesse limitée sur les fils de la carte PCB, le signal étant transmis de l'extrémité émettrice à l'extrémité réceptrice, pendant laquelle il y a un retard de transmission. Le retard du signal affectera le timing du système. Dans les systèmes numériques à haut débit, le retard de transmission dépend principalement de la longueur du fil et de la constante diélectrique du milieu autour du fil.

En outre, lorsque l'impédance caractéristique d'un fil sur une carte PCB (appelée ligne de transmission dans les systèmes numériques à grande vitesse) ne correspond pas à l'impédance de la charge, une partie de l'énergie est réfléchie le long de la ligne de transmission après que le signal atteigne l'extrémité de réception, ce qui entraîne une distorsion de la forme d'onde du signal et même l'apparition d'un dépassement et d'un recul du signal. Si le signal est réfléchi d'avant en arrière sur la ligne de transmission, une sonnerie et une oscillation de sonnerie sont générées.

Étant donné qu'il existe une capacité mutuelle et une inductance mutuelle entre deux dispositifs ou fils sur le PCB, lorsque le dispositif ou le signal sur le fil change, son changement affectera les autres dispositifs ou inductances par l'intermédiaire de la capacité mutuelle et de l'inductance. Câblé, c'est - à - dire string. L'intensité de la diaphonie dépend des dimensions géométriques et de la distance mutuelle du dispositif et du fil.

Lorsque de nombreux signaux numériques sur la carte PCB sont commutés de manière synchrone (tels que le bus de données CPU, le bus d'adresse, etc.), un bruit de commutation synchrone est généré en raison de l'impédance des lignes d'alimentation et des lignes de masse, et des battements du plan de masse apparaissent sur les lignes de masse. Bruit (appelé bombe au sol). La force du SSN et du rebond de terre dépend également des caractéristiques io du circuit intégré, de l'impédance de la couche d'alimentation et de la couche de terre de la carte PCB, ainsi que de la disposition et du câblage des dispositifs à grande vitesse sur la carte PCB.

En outre, comme d'autres appareils électroniques, les PCB ont également des problèmes de compatibilité électromagnétique, qui sont principalement liés à la disposition des PCB et aux méthodes de câblage.