Technologie PCB - Les fabricants de cartes haute fréquence expliquent les étapes pour les PCB

Ce que nous disons de faire est de transformer un schéma bien conçu en un véritable PCB. Veuillez ne pas sous - estimer le processus. Il y a beaucoup de choses qui fonctionnent en principe, mais qui ne peuvent pas être mises en œuvre sur le plan technique, ou d’autres choses qui ne peuvent pas être mises en œuvre, il n’est donc pas difficile de faire un bon PCB, mais il n’est pas facile de faire un bon PCB.

Deux difficultés majeures dans le domaine de la microélectronique sont le traitement des signaux à haute fréquence et des signaux faibles. Le niveau de production de PCB est particulièrement important à cet égard. Même conception de principe, les mêmes éléments, différentes personnes font des effets de carte PCB différents, alors comment faire un bon morceau de circuit PCB? Sur la base de nos expériences passées, je voudrais partager mon point de vue sur les points suivants:

1. Objectifs de conception clairs

Pour accepter la tâche de conception, vous devez d'abord clarifier les objectifs de conception, c'est - à - dire un PCB ordinaire, un PCB haute fréquence, un PCB de traitement du petit signal ou les deux. S'il s'agit d'un PCB ordinaire, tant que la disposition et le câblage sont raisonnablement soignés et que les dimensions mécaniques sont précises, telles que la ligne de charge moyenne et la ligne longue, certains moyens doivent être utilisés pour réduire la charge, renforcer l'entraînement de la ligne longue et se concentrer sur la prévention de la réflexion de la ligne longue.

Lorsqu'il y a des lignes de signal de plus de 40 MHz sur la carte, ces lignes de signal doivent être particulièrement prises en compte, par exemple la diaphonie entre les lignes. Selon la théorie des réseaux à paramètres distribués, l'interaction entre les vitesses élevées et leurs connexions est un facteur déterminant non négligeable dans la conception du système. Au fur et à mesure que la vitesse de transmission de la grille augmente, l'inverse sur les lignes de signal augmentera en conséquence et la diaphonie entre les lignes de signal adjacentes augmentera proportionnellement. Normalement, la consommation d'énergie et la dissipation de chaleur des circuits à grande vitesse sont également importantes, ce qui devrait attirer suffisamment d'attention lors de la fabrication de circuits imprimés à grande vitesse.

Une attention particulière doit être accordée à ces lignes de signal lorsqu'il y a de faibles signaux de l'ordre du millivolt ou même du microvolt sur la plaque. Comme les petits signaux sont trop faibles, ils sont facilement perturbés par d'autres signaux forts. Des mesures de blindage sont souvent nécessaires, sinon le rapport signal sur bruit sera considérablement réduit. Il en résulte que le signal utile est noyé dans le bruit et ne peut être extrait efficacement.

2, comprendre les exigences fonctionnelles des composants utilisés pour la disposition et le câblage

Nous savons que certains composants spéciaux ont des exigences particulières en termes de disposition et de câblage, tels que les signaux analogiques utilisés dans lo et APH, et que les amplificateurs de signaux analogiques nécessitent une alimentation stable et une faible ondulation. La Section de petit signal analogique doit être aussi éloignée que possible de l'appareil d'alimentation. Sur la carte Oti, la petite section amplification de signal est spécialement équipée d'un blindage pour protéger contre les interférences électromagnétiques parasites. La puce glink pour carte Oti utilise le processus ECL, consomme beaucoup d'énergie et produit beaucoup de chaleur. La question de la dissipation de chaleur doit être particulièrement prise en compte dans la disposition. Si la dissipation de chaleur naturelle est adoptée, la puce glink doit être placée dans un endroit où la circulation de l'air est fluide et la chaleur dégagée ne peut pas avoir beaucoup d'impact sur les autres puces. Si la carte est équipée d'un cornet ou d'un autre dispositif de forte puissance, il peut causer une grave contamination de l'alimentation électrique et devrait également attirer suffisamment d'attention

3, considérez la disposition des composants

Le premier facteur à prendre en compte dans la disposition des éléments est la performance électrique. Les composants étroitement liés doivent être mis ensemble autant que possible. En particulier pour certaines lignes à grande vitesse, la disposition doit être aussi courte que possible et les signaux d'alimentation et les petits dispositifs de signalisation doivent être séparés. Sous réserve de respecter les performances du circuit, les éléments doivent être placés de manière ordonnée, esthétique et facile à tester. Les dimensions mécaniques de la carte et l'emplacement des prises doivent également être soigneusement pris en compte.

Dans les systèmes à grande vitesse, la mise à la terre des lignes d'interconnexion et le temps de retard de transmission sont également les premiers facteurs pris en compte dans la conception du système. Le temps de transmission sur la ligne de signal a une grande influence sur la vitesse de l'ensemble du système, en particulier pour les circuits ECL haute vitesse. Bien que la vitesse du bloc lui - même soit élevée, la vitesse du système est fortement réduite (retard de l'ordre de 2NS par 30cm de longueur de ligne) en raison de l'augmentation du temps de latence due à l'interconnexion commune sur le fond de panier. Il est préférable de placer le compteur synchrone sur la même carte, car les temps de latence de transmission des signaux aux différentes cartes ne sont pas égaux, Cela peut entraîner une erreur dans le générateur de registre à décalage. Si vous ne pouvez pas le placer sur une carte, les lignes d'horloge de la source d'horloge commune à chaque carte doivent être de longueur égale, où la synchronisation est la clé.

4, considérations de câblage

Avec l'achèvement des conceptions otni et starnet, il y aura plus de cartes à concevoir pour les lignes de signal à haute vitesse au - dessus de 100 MHz. Voici quelques concepts de base des lignes à grande vitesse.

Lignes de transmission:

Tout chemin de signal "Long" sur une carte de circuit imprimé peut être considéré comme une sorte de ligne de transmission. Si le temps de retard de transmission de la ligne est beaucoup plus court que le temps de montée du signal, la réflexion du signal principal généré pendant le temps de montée du signal sera noyée. Pour la plupart des circuits mos, le rapport entre le temps de montée et le temps de retard de la ligne est beaucoup plus important, de sorte que la longueur de la ligne peut être mesurée en mètres sans distorsion du signal. Pour les circuits à logique rapide, en particulier les ECL ultra - rapides.

Il existe deux façons de faire fonctionner un circuit à grande vitesse sur une ligne relativement longue sans provoquer de distorsion importante de la forme d'onde. Le TTL utilise la méthode de clampage Schottky pour les fronts descendants rapides, de sorte que le dépassement est bloqué par une chute de tension de diode d'un étage inférieure au potentiel de masse, ce qui réduit l'amplitude de l'impulsion inverse et permet l'apparition d'un dépassement sur les fronts montants lents, mais à l'état de niveau « h», il est atténué par l'impédance de sortie relativement élevée du circuit (50 - 80 îlots). En outre, les problèmes de force de siège arrière ne sont pas très importants en raison de l'immunité élevée de la classe « h». Pour les dispositifs de la série hct, l'effet d'amélioration sera encore plus évident si la méthode de clampage de Diode Schottky et de terminaison en série est adoptée.

La méthode de mise en forme TTL décrite ci - dessus apparaît insuffisante pour des débits plus élevés et des taux de bordure plus rapides lorsqu'il y a des éventails le long de la ligne de signal. 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 forte distorsion du signal et une faible résistance aux interférences. 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. Cependant, lorsqu'on utilise des lignes de transmission, elles présentent l'avantage de prévoir les retards de ligne et de contrôler les réflexions et les oscillations par adaptation d'impédance.

1. Facteurs fondamentaux pour décider d'utiliser ou non une ligne de transmission:

(1) taux le long du signal du système, (2) distance de connexion, (3) charge Capacitive (secteur), (4) charge résistive (mode de terminaison de ligne), (5) pourcentage admissible de recul et de dépassement (immunité AC réduite).

2. Plusieurs types de lignes de transmission

(1) coaxiaux et paires Torsadées: ils sont généralement utilisés pour la connexion système à système. L'impédance caractéristique du câble coaxial est généralement de 50 et 75 et celle de la Paire torsadée de 110.

(2) ligne microruban sur la carte de circuit imprimé: la ligne microruban est un conducteur de bande (ligne de signal). Il est séparé du plan de masse par un diélectrique. Si l'épaisseur, la largeur et la distance de la ligne par rapport au plan du sol sont contrôlables, son impédance caractéristique l'est également. L'impédance caractéristique Z0 de la ligne microruban est:

Plusieurs types de lignes de transmission PCB

(3) ligne de ruban dans une carte de circuit imprimé: une ligne de ruban est une ligne de ruban de cuivre placée au milieu d'un 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:

Ligne de ruban dans la carte de circuit imprimé

3. Fin des lignes de transmission

Si la réception d'une ligne est terminée par une résistance égale à l'impédance caractéristique de la ligne, la ligne de transmission est 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, la mise en série de 104 sur une résistance de terminaison, formant un circuit de terminaison alternatif, permet de 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 des lignes longues peuvent être contrôlés par des techniques d'amortissement en série ou de terminaison en série. L'amortissement en série est réalisé en utilisant de petites résistances (typiquement 10 - 75 îlots) en série avec la sortie de la porte d'entraînement. Cette méthode d'amortissement s'applique aux connexions avec des lignes dont l'impédance caractéristique est contrôlée (telles que le câblage du fond de panier, les cartes Pride sans plan de masse, la plupart des lignes de bobinage, etc.).

En résumé: Si vous maîtrisez les étapes ci - dessus, vous pouvez facilement faire un bon PCB, mais il faudra des années pour maîtriser ces compétences, mais vous n'avez pas à vous inquiéter, IPCB a une grande expérience, si vous avez des questions techniques ou de produits, n'hésitez pas à nous contacter, nous sommes heureux de communiquer avec vous.