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Nello studio della progettazione PCB ad alta velocità, ci sono molti punti di conoscenza che devono essere compresi e padroneggiati, come l'integrità del segnale comune, la riflessione, il crosstalk, il rumore di potenza, il filtraggio e così via. Questo articolo condividerà 10 importanti conoscenze relative alla progettazione PCB ad alta velocità con te, sperando di aiutarti a imparare.
Integrità del segnale
L'integrità del segnale (SI) si riferisce alla qualità del segnale lungo il percorso di trasmissione, che può essere filo metallico ordinario, dispositivi ottici o altri mezzi.
Un semplice conduttore può trasmettere fedelmente i segnali su brevi distanze e a basse velocità di bit.
Tuttavia, se un segnale a lunga distanza ad alta velocità passa attraverso diversi conduttori diversi, effetti multipli possono ridurre l'affidabilità del segnale, in modo che il sistema o l'apparecchiatura non possano funzionare correttamente.
Con l'aumento della velocità di commutazione in uscita del circuito integrato e della densità PCB, l'integrità del segnale è diventata uno dei problemi che devono essere preoccupati nella progettazione di PCB digitali ad alta velocità.
I parametri dei componenti e della scheda PCB, il layout dei componenti sulla scheda PCB, il cablaggio del segnale ad alta velocità e altri fattori causeranno problemi di integrità del segnale, con conseguente funzionamento instabile del sistema o anche non funzionante affatto.
I problemi di integrità del segnale includono principalmente squillo, crosstalk, rimbalzo di messa a terra, distorsione, perdita del segnale e rumore nell'alimentazione elettrica.
riflessione
La riflessione è un'eco su una linea di trasmissione. Parte della potenza del segnale (tensione e corrente) viene trasmessa alla linea e raggiunge il carico, ma alcuni vengono riflessi.
Se la sorgente e il carico hanno la stessa impedenza, la riflessione non si verificherà. Un disallineamento nell'impedenza tra sorgente e carico porta alla riflessione on-line, con il carico che riflette parte della tensione di ritorno alla sorgente.
Se l'impedenza di carico è inferiore all'impedenza della sorgente, la tensione riflessa è negativa e viceversa, se l'impedenza di carico è maggiore dell'impedenza della sorgente, la tensione riflessa è positiva.
Variazioni nella geometria del cablaggio, terminazioni errate del cavo, trasmissione attraverso connettori e discontinuità nel piano di potenza possono causare tali riflessi.
crosstalk
Il crosstalk è l'accoppiamento tra due linee di segnale. L'induttanza reciproca e la tolleranza tra le linee di segnale causano il rumore sulla linea.
L'accoppiamento capacitivo conduce alla corrente accoppiata, mentre l'accoppiamento induttivo conduce alla tensione accoppiata. I parametri dello strato della scheda PCB, la distanza tra le linee del segnale, le caratteristiche elettriche dell'estremità di guida e dell'estremità di ricezione e la modalità di connessione della linea hanno tutti una certa influenza sul crosstalk.
L'impedenza caratteristica
Per chiarire alcuni concetti, vediamo spesso impedenza, impedenza caratteristica, impedenza istantanea, rigorosamente parlando, sono diversi, ma tutti uguali, sono ancora la definizione di base di impedenza:
L'impedenza di ingresso dell'inizio della linea di trasmissione è definita impedenza;
L'impedenza istantanea che il segnale incontra in qualsiasi momento è chiamata impedenza istantanea.
Se la linea di trasmissione ha un'impedenza istantanea costante, è chiamata impedenza caratteristica della linea di trasmissione.
L'impedenza caratteristica descrive l'impedenza transitoria di un segnale mentre viaggia lungo una linea di trasmissione, che è un fattore importante che influenza l'integrità del segnale in un circuito di linea di trasmissione.
Salvo diversa indicazione, l'impedenza caratteristica è generalmente indicata come impedenza della linea di trasmissione.
PS: Per i progetti PCB ad alta velocità, il nostro obiettivo è quello di mantenere l'impedenza il più stabile possibile durante la trasmissione del segnale, che deve mantenere il ch
impedenza caratteristica della linea di trasmissione stabile.
Integrità dell'alimentazione
Power Integrity (PI) viene utilizzato per verificare se la tensione e la corrente alla fonte e alla destinazione dell'alimentatore soddisfano i requisiti.
L'integrità dell'alimentazione è molto importante nei prodotti elettronici di oggi. Ci sono diversi livelli di integrità di potenza: il livello del chip, il livello del pacchetto del chip, il livello della scheda e il livello del sistema.
Tra questi, l'integrità dell'alimentazione elettrica a livello di scheda dovrebbe soddisfare i seguenti tre requisiti:
Rendere l'ondulazione di tensione del pin chip più piccola della specifica (ad esempio, l'errore tra tensione e 1V è inferiore a +/-50 mV)
Controllo rimbalzo di messa a terra (noto anche come rumore di commutazione sincrona SSN, uscita di commutazione sincrona SSO)
Ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI) e mantenere la compatibilità elettromagnetica (EMC): La rete di distribuzione dell'energia (PDN) è un conduttore di tipo circuito e quindi un'antenna che è facile da trasmettere e ricevere rumore.
Il rumore dell'alimentazione elettrica
Il rumore di potenza è una sorta di interferenza elettromagnetica e il suo spettro di rumore trasmesso è approssimativamente 10kHz ~ 30MHz, fino a 150MHz.
Rumore dell'alimentazione elettrica, specialmente interferenza di rumore transitorio, la sua velocità crescente, breve durata, ampiezza di vibrazione ad alta tensione, ha funzionato
La domness è forte, il microcomputer e il louie elettrico digitale producono gravi interferenze.
Nei circuiti ad alta frequenza, il rumore dell'alimentazione elettrica ha un effetto evidente sul segnale ad alta frequenza. Pertanto, il primo requisito dell'alimentazione elettrica è a basso rumore. Pavimenti puliti sono importanti qui quanto l'elettricità pulita.
Il filtro
Il filtraggio delle onde è l'operazione per filtrare la frequenza specifica di banda del segnale ed è una misura importante per sopprimere e prevenire le interferenze.
Autobus parallelo
Un bus è un canale fisico condiviso per la comunicazione tra due o più dispositivi. Si tratta di una raccolta di cavi di segnale e una connessione comune tra più componenti. Viene utilizzato per trasmettere informazioni tra componenti.
Bus può essere diviso in due tipi: uno è bus parallelo, l'altro è bus seriale.
Bus parallelo: è possibile trasmettere dati multipli contemporaneamente, come una strada larga che permette a più auto di guidare fianco a fianco, e ha una divisione bidirezionale unidirezionale.
Bus seriale
Bus seriale: è possibile trasmettere un solo dato alla volta, come una strada stretta che permette di viaggiare solo una macchina. I dati devono essere trasmessi uno dopo l'altro, che sembra una lunga stringa di dati, quindi si chiama seriale.
Topologia
Topologia si riferisce alla forma in cui ogni sito è collegato tra loro nella rete. Topologia nella progettazione PCB si riferisce alla relazione di connessione tra chip.
Le topologie comuni includono punto a punto, catena Daisy, ammasso remoto, stella, ecc.
