Progettazione PCB - L'impatto del design di avvolgimento a pari lunghezza PCB ad alta velocità

All'inizio dell'introduzione all'influenza dei fili di avvolgimento sulla progettazione del PCB, una domanda sull'avvolgimento e le linee rette: Due linee di trasmissione con la stessa lunghezza fisica, una linea retta A, un avvolgimento B, quale sezione di A e B avrà un ritardo maggiore?

Con lo sviluppo di circuiti ad alta velocità, la progettazione PCB si sta muovendo nella direzione del PCB ad alta velocità e ad alta densità. Se la velocità e la densità sono elevate, sorgeranno vari problemi di integrità del segnale e EMI. Questo ha anche portato a vari requisiti di progettazione PCB, come la stabilità dell'impedenza, lo stesso strato nello stesso gruppo, progettazione isometrica e così via. Oggi discuteremo di un problema di progettazione PCB causato da uguale lunghezza, cioè la progettazione PCB di avvolgimento.

Nel design PCB, in particolare nel design PCB DDR3/4/5, ci saranno sempre molte linee di segnale. Ogni gruppo di linee di segnale di comando di controllo di dati o indirizzi ha determinati requisiti di lunghezza uguale, come mostrato di seguito:

Nella progettazione PCB, quando i requisiti non sono soddisfatti, gli ingegneri pensano prima all'avvolgimento e poi ci sono molti metodi di avvolgimento.

Quali sono i problemi con il metodo di avvolgimento? Al fine di completare la ricerca su questo problema, una scheda di prova è stata appositamente realizzata, e l'oggetto di ricerca è stato progettato come una linea di trasmissione da 10 pollici.

Generalmente, tutti di solito pensano che questa sia uguale lunghezza, ed è completamente uguale lunghezza. Tuttavia, misurando le sue caratteristiche di trasmissione, i risultati della misura sono mostrati nella figura sottostante, possiamo vedere che la differenza non è ancora piccola, la differenza è 12.73ps (cerchio rosso) e l'avvolgimento è più veloce della trasmissione in linea retta.

Questo 12.7ps è convertito in una lunghezza fisica, che è di circa 80mil. La lunghezza di 80mil dovrebbe essere una sorpresa per gli ingegneri esperti. Dopo tutto, gli ingegneri hardware di solito dicono: Dammi la lunghezza e l'errore sarà fino a 2mil. Naturalmente, il design PCB che stiamo facendo esperimenti qui è di 10 pollici, di solito molti cavi non sono così lunghi, ma ci sono alcuni cavi che sono davvero molto lunghi. Tuttavia, non importa cosa accada, questo esperimento di progettazione PCB ci dice che la lunghezza fisica non è uguale alla progettazione effettiva del PCB. Questo è il motivo per cui, negli ultimi anni, alcuni produttori di PCB del settore hanno sostenuto la parità di tempistiche.

Perché è questo? Il motivo è che dopo che il design del PCB è avvolto, il segnale viene trasmesso sulla superficie a causa dell'effetto della pelle e dell'effetto del campo elettromagnetico. Per spiegare questo fenomeno, una sezione di avvolgimento è stata progettata sul PCB in ADS ed è stata eseguita la simulazione elettromagnetica (EM).

Nel luogo di avvolgimento di progettazione PCB, la densità di corrente del campo è relativamente grande all'accoppiamento relativamente stretto, che è rosso, e la densità di corrente è relativamente piccola nella parte superiore (parallela alla linea di trasmissione) e al centro della linea di trasmissione, che mostra un colore chiaro. Il segnale viene trasmesso vicino al bordo, il che porta alla trasmissione del segnale "più veloce" e richiede meno tempo (avrei potuto mettere un quadro dinamico per tutti, ma non sono riuscito a farlo bene. Quando c'è la possibilità, lo mostrerò a tutti. una volta).

Attraverso l'analisi di cui sopra, si può dimostrare che per la stessa lunghezza fisica, il ritardo di una sezione dell'avvolgimento è più piccolo. In questo modo possiamo rispondere alla domanda sollevata in precedenza. Ovviamente, il ritardo di A è maggiore.

Poi il problema torna di nuovo, come fanno gli ingegneri a fare un buon lavoro di progettazione PCB quando incontrano diverse "lunghezze uguali" durante la progettazione?

In primo luogo, cambiare il concetto di lunghezza fisica uguale a isocrono, e indipendentemente dall'avvolgimento o dalla linea retta, ciò che è richiesto è che il ritardo di trasmissione sia lo stesso. Alcuni strumenti di progettazione PCB possono usare il tempo per esprimere la lunghezza fisica;

In secondo luogo, le linee di segnale con rapporto di temporizzazione dovrebbero essere progettate con lo stesso ingresso e uscita durante la progettazione PCB, in modo da ridurre al minimo l'avvolgimento;

In terzo luogo, se una certa sezione della linea di trasmissione ha davvero bisogno di essere avvolta, la forma dell'avvolgimento è più grande, la distanza tra l'onda e l'onda è più grande, o l'avvolgimento è più lungo della linea retta, per quanto riguarda la lunghezza dell'avvolgimento, non so, chiedo ancora il disegno del PCB