Technologie PCB - À propos du développement de la technologie de conception de PCB haute vitesse

(1) les défis de la conception des systèmes électroniques

Avec l'augmentation massive de la complexité et de l'intégration de la conception du système, les concepteurs de systèmes électroniques sont engagés dans la conception de circuits au - dessus de 100 MHz et la fréquence de fonctionnement du bus a atteint ou dépassé 50 MHz, certains dépassant même 100 MHz. Actuellement, environ 50% des modèles ont des fréquences d'horloge supérieures à 50 MHz et près de 20% ont des fréquences d'horloge supérieures à 120 MHz.

Des problèmes d'effet de ligne de transmission et d'intégrité du signal surviennent lorsque le système fonctionne à 50 MHz; Lorsque l'horloge du système atteint 120 MHz, les PCB conçus sur la base de méthodes traditionnelles ne fonctionneront pas à moins d'utiliser des connaissances en conception de circuits à grande vitesse. Par conséquent, la technologie de conception de PCB à grande vitesse est devenue une approche de conception que les concepteurs de systèmes électroniques doivent adopter. La contrôlabilité du processus de conception ne peut être obtenue qu'en utilisant les techniques de conception des concepteurs de circuits à grande vitesse.

(2) Qu'est - ce qu'un circuit à grande vitesse

On considère généralement que si la fréquence d'un circuit logique numérique atteint ou dépasse 45 MHz à 50 MHz et que les circuits fonctionnant au - dessus de cette fréquence occupent une part (par example 1 / 3) de l'ensemble du système électronique, on parle alors de circuit à grande vitesse.

En effet, la fréquence harmonique des bords du signal est supérieure à celle du signal lui - même. Les fronts montants et descendants (ou sauts de signal) d'un signal peuvent entraîner des résultats inattendus dans la transmission du signal. Il est donc généralement admis que si le retard de propagation de la ligne est supérieur à 1 / 2 du temps de montée en bout de conduite du signal numérique, un tel signal est considéré comme un signal à grande vitesse et produit un effet de ligne de transmission.

La transmission du signal a lieu à un instant où l'état du signal change, par example à un instant de montée ou de descente. Le signal passe d'une extrémité motrice à une extrémité réceptrice pendant un temps fixe. Si le temps de transmission est inférieur à 1 / 2 du temps de montée ou de descente, le signal réfléchi provenant de la réception arrivera à l'extrémité motrice avant que le signal ne change d'état. Inversement, après que le signal ait changé d'état, le signal réfléchi atteindra l'extrémité motrice. Si le signal réfléchi est fort, la forme d'onde superposée peut changer d'état logique.

(3) Détermination du signal à grande vitesse

Ci - dessus, nous avons défini les conditions préalables à l'apparition de l'effet de ligne de transmission, mais comment savoir si le retard de ligne est supérieur à 1 / 2 du temps de montée du signal à la fin de l'entraînement? Typiquement, une valeur typique du temps de montée du signal peut être donnée dans le manuel de l'appareil, et le temps de propagation du signal est déterminé par la longueur de câblage réelle dans la conception du PCB. Correspondance entre le temps de montée du signal et la longueur de câblage autorisée (retard).

La latence par unité de pouce sur un PCB est de 0167ns. Cependant, la latence augmente si de nombreux trous, de nombreuses broches de périphérique et de nombreuses contraintes sont définis sur le câble réseau. Typiquement, le temps de montée du signal d'un dispositif logique à grande vitesse est d'environ 0,2 ns. La longueur maximale de câblage est de 7,62 mm s'il y a une puce GaAs sur la carte.

Soit tr le temps de montée du signal et TPD le retard de propagation de la ligne de signal. Si trâ ¥ 4tpd, le signal est dans une zone sécurisée. Si 2tpdâ ¥ trâ ¥ 4tpd, le signal tombe dans la zone d'incertitude. Si trâ2tpd, le signal appartient à la zone à problème. Pour les signaux qui tombent dans des zones incertaines et problématiques, la méthode de câblage PCB haute vitesse doit être utilisée.