Progettazione PCB - Come progettare la scheda PCB del circuito dell'orologio?

I requisiti generali per il cablaggio del circuito stampato dell'orologio sono i seguenti:

1. Poiché la linea dell'orologio è uno dei fattori che hanno il maggiore impatto sulla EMC, ci dovrebbero essere meno vias sulla linea dell'orologio; cercare di evitare di correre parallelo con altre linee di segnale e tenerlo lontano dalle linee di segnale generali per evitare interferenze con le linee di segnale.

2.Evitare l'alimentazione sulla scheda PCB per evitare che l'alimentazione elettrica e l'orologio interferiscano l'uno con l'altro.

3.When più orologi con frequenze diverse sono utilizzati su un circuito stampato, due linee di orologio con frequenze diverse non possono funzionare fianco a fianco. La struttura del circuito della rete di distribuzione è mostrata nella Figura 8-6. Questo circuito utilizza una singola sorgente di clock e distribuisce il segnale di clock a N destinazioni remote attraverso un buffer di azionamento.

Una rete di distribuzione di orologi a forma di ragno può sempre essere distribuita. Una rete di distribuzione di orologi a forma di ragno dovrebbe prestare attenzione ai seguenti punti:

1. Il carico totale del circuito buffer dell'azionamento è R/N. Ad esempio, quando si utilizza una linea di trasmissione 50Ω, una rete spider a due gambe, il carico totale sull'estremità del driver è 25Ω. Non ci sono molti dispositivi buffer di unità che possono guidare un carico così basso.

2. Per guidare più "gambe di ragno", è necessario un driver dell'orologio più potente. Un metodo semplice consiste nel collegare le uscite di due o più driver in parallelo per formare un driver ad alta potenza.

3. La potenza totale di azionamento richiesta dal segnale di clock del circuito TTL è 25 volte quella del circuito ECL.

Una struttura del circuito della rete di distribuzione dell'orologio con struttura del ramo. Il circuito utilizza una singola sorgente di clock e distribuisce il segnale di clock agli ingressi N in forma di ramo attraverso un buffer di azionamento e una linea di distribuzione dell'orologio a bassa impedenza. Mentre il segnale dell'orologio passa attraverso ogni ingresso, il suo tempo di salita viene allungato e viene generato anche un piccolo impulso riflesso per propagarsi alla sorgente lungo la linea.

L'impulso riflesso è il derivato del segnale di ingresso e interferirà con la ricezione. Per ridurre l'ampiezza dell'impulso riflesso, è possibile utilizzare i seguenti metodi:

1.Slow giù la velocità di salita dell'azionamento, che può ridurre l'ampiezza dell'impulso riflesso. La velocità del driver adottato può soddisfare il requisito di distorsione dell'orologio.

2.Reduce la capacità di ogni ramo. In un bus multi-ramo, la capacità di ramo è correlata alla capacità in ingresso del ricevitore dell'orologio, alla capacità parassitaria del connettore e alla capacità della traccia PCB che collega il ricevitore dell'orologio.

3.Reduce l'impedenza caratteristica (Zo) della linea di distribuzione dell'orologio. L'impedenza caratteristica della linea di distribuzione dell'orologio è legata alla sua struttura geometrica. La linea dell'orologio 50Ω è 2,5 volte più sensibile della capacità della linea dell'orologio 20Ω della linea dell'orologio. Ridurre l'impedenza di distribuzione aiuta a evitare che la deriva dell'orologio sia influenzata dai cambiamenti di carico.

La struttura di terminazione sorgente che utilizza più linee di clock è un circuito che utilizza un singolo driver di clock per guidare due terminazioni sorgente. L'impedenza del circuito di terminazione della sorgente è doppia rispetto al circuito di terminazione finale e la corrente di azionamento richiesta scende a zero dopo 2T (T è il ritardo di propagazione), che riduce il consumo energetico medio. Uno utilizza un singolo driver di clock per guidare due sorgenti e utilizza più linee di clock. La struttura terminale della sorgente richiede che le linee siano di lunghezza uguale per garantire che gli impulsi riflessi arrivino contemporaneamente; il carico a ciascuna estremità deve essere uguale per garantire che gli impulsi riflessi abbiano la stessa forma d'onda. La resistenza di terminazione dell'estremità della sorgente è correlata all'impedenza di uscita del driver.

La resistenza di terminazione dell'estremità sorgente è RS è la resistenza di terminazione della sorgente (Ω); Zo è l'impedenza di linea da guidare (Ω); Rdrive è l'impedenza effettiva di uscita del driver (Ω); N è il numero di linee guidate. Va notato che nell'ingegneria reale,la simmetria completa è difficile da raggiungere. Se c'è asimmetria nella linea, il riflesso e la conversazione incrociata di ogni linea non possono essere completamente compensate, il che causerà il suono del sistema.