Technologie PCB - Conception de signal PCB haute vitesse et méthode de masquage

Lors de la conception et de la fabrication de cartes de circuits imprimés PCB à grande vitesse, les ingénieurs doivent commencer par le câblage et la configuration des composants pour s'assurer que ces cartes ont une bonne intégrité de transmission du signal. Dans l'article d'aujourd'hui, nous allons présenter aux ingénieurs débutants certaines des techniques de câblage fréquemment utilisées dans la conception de l'intégrité du signal PCB, dans l'espoir d'apporter une aide aux débutants dans leur apprentissage quotidien et leur travail.

Câblage de carte de circuit imprimé PCB

Lors de la conception d'une carte de circuit imprimé PCB à grande vitesse, le coût du circuit imprimé du substrat est directement proportionnel au nombre de couches et à la surface du substrat. Par conséquent, sans compromettre la fonctionnalité et la stabilité du système, les ingénieurs doivent utiliser un nombre minimal de couches pour répondre aux besoins de conception réels, ce qui augmentera inévitablement la densité de câblage. Dans une conception de câblage PCB, plus la largeur de câblage fine est grande, moins l'intervalle est grand, plus la diaphonie entre les signaux est grande et moins la puissance de transmission est grande. Le choix de la taille des traces doit donc tenir compte de divers facteurs.

Les principes que les ingénieurs doivent suivre lors de la conception de la mise en page de PCB sont principalement les suivants:

Tout d'abord, les concepteurs doivent minimiser la flexion des fils entre les broches des circuits à grande vitesse pendant le câblage et utiliser des lignes de pliage à 45 degrés pour réduire la réflexion externe et le couplage mutuel des signaux à haute fréquence.

Deuxièmement, lors de l'exécution des opérations de câblage de la carte PCB, les concepteurs doivent raccourcir autant que possible les broches entre les broches du dispositif de circuit haute fréquence et l'alternance inter - couches de broches entre les broches. Les traces de signaux numériques haute fréquence doivent être aussi éloignées que possible des circuits analogiques et des circuits de commande.

En plus des précautions mentionnées ci - dessus pour le câblage PCB, les ingénieurs doivent également faire preuve de prudence lorsqu'ils traitent des signaux différentiels. Comme les signaux différentiels ont la même amplitude et la même direction, les champs magnétiques générés par les deux lignes de signal s'annulent l'un l'autre et peuvent réduire efficacement l'EMI. L'espacement des lignes différentielles a tendance à provoquer des variations d'impédance différentielle, et les incohérences d'impédance différentielle peuvent affecter gravement l'intégrité du signal. Ainsi, dans une ligne de distribution différentielle réelle, il est nécessaire de contrôler la différence de longueur entre les deux lignes de signal du signal différentiel au moment du front montant du signal. Dans les 20% de la longueur électrique. Lorsque les conditions le permettent, les lignes de distribution différentielle doivent respecter le principe dos à dos et être dans la même couche de câblage. Lors du réglage de l'espacement des lignes de distribution différentielle, l'Ingénieur doit s'assurer qu'il est au moins égal ou supérieur à 1 fois la largeur des lignes. La distance entre la trace différentielle et les autres lignes de signal doit être supérieure à trois fois la largeur de la ligne.

Méthodes de blindage dans la conception de PCB à grande vitesse

Les taux de transmission des systèmes de conception et de câblage de circuits imprimés à grande vitesse s'accélèrent régulièrement, mais ils présentent également certaines vulnérabilités en matière de résistance aux interférences. C'est parce que plus la fréquence de transmission de l'information est élevée, plus la sensibilité du signal est élevée et leur énergie est de plus en plus faible. À ce stade, le système de câblage est plus vulnérable aux interférences.

Conception de mise en page PCB haute vitesse

Les perturbations sont partout. Les câbles et les appareils peuvent interférer avec d'autres composants ou être gravement perturbés par d'autres sources d'interférence telles que: les écrans d'ordinateur, les téléphones cellulaires, les moteurs électriques, les dispositifs de relais radio, les câbles de transmission de données et d'alimentation, etc. en outre, les espions potentiels, la cybercriminalité, Les pirates informatiques sont de plus en plus nombreux, car leur interception de la transmission d'informations par câble utp peut causer d'énormes dommages et pertes.

En particulier lors de l'utilisation de réseaux de données à haut débit, il faut beaucoup moins de temps pour intercepter de grandes quantités d'informations que pour intercepter des transmissions de données à bas débit. Les paires Torsadées dans les paires Torsadées de données peuvent compter sur leur propre toron pour résister aux interférences extérieures et à la diaphonie entre les paires Torsadées à basse fréquence, mais à haute fréquence (en particulier lorsque la fréquence dépasse 250 MHz), le simple fait de compter sur le toron paire de fils n'atteint plus le but d'Anti - interférence, seul le blindage résiste aux interférences extérieures.

Le blindage du câble fonctionne comme un blindage Faraday, le signal d'interférence pénètre dans le blindage, mais pas dans le conducteur. Le transfert de données peut donc fonctionner sans défaillance. Comme les câbles blindés ont une émission de rayonnement plus faible que les câbles non blindés, les transmissions réseau sont empêchées d'être interceptées. Les réseaux blindés (câbles et composants blindés) peuvent réduire considérablement le niveau de rayonnement d'énergie électromagnétique qui peut être intercepté en entrant dans l'environnement.

Choix du blindage pour différents champs d'interférence il existe principalement deux types de champs d'interférence: les interférences électromagnétiques et les interférences RF. Les interférences électromagnétiques (EMI) sont principalement des interférences à basse fréquence. Les moteurs électriques, les lampes fluorescentes et les cordons d'alimentation sont des sources courantes d'interférences électromagnétiques. Interférence de radiofréquence (RFI) se réfère à des interférences de radiofréquence, principalement des interférences à haute fréquence. La radio, les émissions de télévision, les radars et autres communications sans fil sont des sources courantes de brouillage RF.

Pour la résistance aux perturbations électromagnétiques, le choix du blindage tressé est le plus efficace car il présente une résistance critique plus faible; Pour les interférences radiofréquences, le blindage de la feuille est le plus efficace car le blindage tissé dépend des variations de longueur d'onde et l'écart qu'il crée permet aux signaux haute fréquence d'entrer et de sortir librement du conducteur; Pour les champs de brouillage mixtes à haute et basse fréquences, la méthode de blindage combinée de la couche de feuille et du treillis avec fonction de couverture large bande doit être appliquée. Généralement, plus la couverture de blindage de l'écran est élevée, meilleur est l'effet de blindage.