Progettazione PCB - Progettazione anti-interferenza PCB ad alta velocità di prova basata su DSP

Al fine di creare un sistema DSP stabile e affidabile, le interferenze devono essere eliminate da tutti gli aspetti, anche se non possono essere completamente eliminate, devono essere minimizzate il più possibile. Per i sistemi DSP, l'interferenza principale proviene dai seguenti aspetti: 1. Interferenza dei canali di ingresso e uscita. Si riferisce all'interferenza che entra nel sistema attraverso il canale avanti e il canale indietro, ad esempio il collegamento di acquisizione dati di un sistema DSP. L'interferenza è sovrapposta al segnale attraverso il sensore, il che aumenta l'errore di acquisizione dati. Nel collegamento di uscita, l'interferenza può aumentare l'errore dei dati di uscita, o persino fare un errore completo, causando il crash del sistema. I dispositivi optocoppler possono essere ragionevolmente utilizzati per ridurre l'interferenza dei canali di ingresso e di uscita e l'interferenza del sensore e del sistema principale DSP può essere utilizzata per isolare elettricamente l'interferenza. 2. Interferenza del sistema di alimentazione elettrica. La principale fonte di interferenza per l'intero sistema DSP. L'alimentatore aggiunge il suo rumore all'alimentatore fornendo energia al sistema. La linea di alimentazione deve essere disaccoppiata durante la progettazione del circuito del chip di alimentazione. 3. Interferenza di accoppiamento delle radiazioni spaziali. L'accoppiamento attraverso le radiazioni è solitamente chiamato crosstalk. Il crosstalk si verifica nel campo elettromagnetico generato quando la corrente scorre attraverso i fili, e il campo elettromagnetico induce correnti transitorie nei fili adiacenti, causando segnali vicini a essere distorti o addirittura errori. La forza del crosstalk dipende dalle dimensioni geometriche e dalla distanza di separazione di dispositivi e fili. Nel cablaggio DSP, più grande è la spaziatura della linea del segnale e più vicino alla linea di terra, più efficace è ridurre il crosstalk. 2 Progettare il PCB per la causa dell'interferenza. Quanto segue mostra come ridurre le varie interferenze nel processo di produzione PCB del sistema DSP.

Al fine di migliorare la qualità del segnale, ridurre la difficoltà di cablaggio e aumentare l'EMC del sistema, nel circuito digitale ad alta velocità DSP del design laminato della scheda multistrato della prova PCB, il design laminato della scheda multistrato è generalmente adottato. La progettazione impilata può fornire il percorso di ritorno più breve, ridurre l'area di accoppiamento e sopprimere l'interferenza differenziale della modalità. Nella progettazione impilata, la distribuzione dello strato di potenza dedicato e dello strato di terra e l'accoppiamento stretto dello strato di terra e dello strato di potenza è buono per sopprimere le interferenze di modo comune (utilizzando piani adiacenti per ridurre l'impedenza CA del piano di potenza). Prendiamo come esempio la scheda a 4 strati mostrata nella Figura 1 per illustrare il disegno laminato. Ci sono molti vantaggi nell'adottare questa struttura di progettazione PCB a 4 strati. C'è uno strato di alimentazione sotto lo strato superiore e i pin di alimentazione dei componenti possono essere collegati direttamente all'alimentazione elettrica senza passare attraverso il piano di terra. Il segnale chiave viene selezionato sullo strato inferiore (strato bottorn), in modo che lo spazio di cablaggio importante del segnale sia più grande e i dispositivi siano posizionati sullo stesso livello il più possibile. Se non è necessario, non fare una scheda di parti a due strati, che aumenterà il tempo di assemblaggio e la complessità di assemblaggio. Come lo strato superiore, solo quando i componenti dello strato superiore sono troppo densi, l'altezza è limitata e dispositivi di generazione di calore basso, come i condensatori di disaccoppiamento (patch) sono posizionati sullo strato inferiore. Per il sistema DSP, ci può essere un gran numero di fili da instradare e il design stratificato è adottato e i fili possono essere instradati nello strato interno. Se un sacco di prezioso spazio di cablaggio viene sprecato secondo i tradizionali fori passanti, vias ciechi / sepolti possono essere utilizzati per aumentare l'area di cablaggio. Al fine di ottenere le migliori prestazioni del sistema DSP, il layout dei componenti è molto importante. Posizionare prima i dispositivi DSP, Flash, SRAM e CPLD, considerare attentamente lo spazio di cablaggio, quindi posizionare altri IC secondo il principio di indipendenza funzionale e infine considerare il posizionamento delle porte I/O. Combina il layout di cui sopra e considera la dimensione del PCB: se la dimensione è troppo grande, le linee stampate saranno troppo lunghe, l'impedenza aumenterà, la resistenza al rumore sarà ridotta e il costo della scheda aumenterà; Se il PCB è troppo piccolo, la dissipazione del calore non sarà buona e lo spazio sarà limitato, le linee adiacenti sono facilmente disturbate. Pertanto, il dispositivo dovrebbe essere selezionato in base alle esigenze effettive, combinato con lo spazio di cablaggio e calcolare approssimativamente le dimensioni del PCB. Durante la posa del sistema DSP, prestare particolare attenzione al posizionamento dei seguenti dispositivi. (1) Layout del segnale ad alta velocità Nell'intero sistema DSP, le principali linee di segnale digitali ad alta velocità sono tra DSP e Flash e SRAM, quindi la distanza tra i dispositivi dovrebbe essere il più vicino possibile e le loro connessioni dovrebbero essere il più brevi possibile e dovrebbero essere collegate direttamente. Pertanto, al fine di ridurre l'influenza delle linee di trasmissione sulla qualità del segnale, le tracce di segnale ad alta velocità dovrebbero essere il più brevi possibile. Considera anche che molti chip DSP con velocità fino a diverse centinaia di MHz richiedono un avvolgimento a forma di serpente (delay tune). Questo sarà sottolineato nel cablaggio sottostante. (2) Il layout dei dispositivi digitali-analogici non è per lo più un singolo circuito funzionale in un sistema DSP. Viene utilizzato un gran numero di dispositivi digitali e dispositivi ibridi digitale-analogici di CMOS, quindi il layout digitale/analogico dovrebbe essere separato. I dispositivi di segnale analogico sono concentrati il più possibile, in modo che il terreno analogico possa disegnare un'area indipendente appartenente al segnale analogico nel mezzo dell'intero terreno digitale, in modo da evitare l'interferenza del segnale digitale al segnale analogico. Per alcuni dispositivi ibridi digitale-analogici, come i convertitori D/A, sono tradizionalmente considerati come dispositivi analogici, collocati sul terreno analogico, e dotati di un loop digitale che consente di riportare il rumore digitale alla sorgente del segnale per ridurre il rumore digitale L'impatto sul terreno analogico. (3) La disposizione dell'orologio Per quanto possibile dall'orologio, dalla selezione del chip e dai segnali bus, le linee di I/O e i connettori devono essere tenuti il più lontano possibile. L'ingresso dell'orologio del sistema DSP è molto suscettibile a interferenze e la sua elaborazione è molto critica. Assicurarsi sempre che il generatore di clock sia il più vicino possibile al chip DSP e rendere la linea di clock il più breve possibile. Il guscio esterno dell'oscillatore di cristallo dell'orologio è preferibilmente messo a terra. (4) layout di disaccoppiamento Al fine di ridurre il superamento istantaneo della tensione sull'alimentazione elettrica del chip del circuito integrato, un condensatore di disaccoppiamento viene aggiunto al chip del circuito integrato, che può efficacemente rimuovere l'influenza della sbavatura sull'alimentazione elettrica e ridurre la riflessione del ciclo di alimentazione sul PCB. L'aggiunta di un condensatore di disaccoppiamento può bypassare il rumore ad alta frequenza del dispositivo del circuito integrato e può anche essere utilizzato come condensatore di accumulo di energia per fornire e assorbire l'energia di carica e scarica istantanea dell'apertura e chiusura della porta del circuito integrato. Per la prova PCB nel sistema DSP, posizionare condensatori di disaccoppiamento per ogni circuito integrato, come DSP, SRAM, Flash, ecc., e aggiungerli tra ogni alimentatore e terra del chip, e prestare particolare attenzione ai condensatori di disaccoppiamento il più vicino possibile al terminale di alimentazione (sorgente) e ai pin componenti IC (pin). Garantire la purezza della corrente dal terminale di alimentazione (terminale sotlrce) e dal IC e accorciare il più possibile il percorso del rumore. Come mostrato nella Figura 2, quando si maneggiano condensatori, utilizzare vias grandi o vias multipli e il cablaggio tra vias e condensatori deve essere il più corto e spesso possibile. Quando la distanza tra le due vie è troppo lunga, non è buona perché il percorso è troppo grande; La cosa migliore è che le due vie del condensatore di disaccoppiamento siano il più vicine possibile, in modo che il rumore possa raggiungere il terreno nel percorso più breve.