Notizie PCB - Come garantire la sicurezza delle schede PCB nei sistemi DSP ad alta velocità

Come garantire la sicurezza delle schede PCB nei sistemi DSP ad alta velocità

Con il rapido sviluppo della tecnologia microelettronica, il design della sua scheda stampata PCB presenta caratteristiche di comportamento completamente diverse dalla progettazione a bassa velocità, cioè problemi di integrità del segnale, problemi di interferenza aggravati, problemi di compatibilità elettromagnetica e così via.

Il metodo per risolvere questi problemi dipende principalmente dalla progettazione del circuito. Pertanto, la qualità del design della scheda stampata PCB è molto importante ed è l'unico modo per trasformare il concetto di progettazione ottimale in realtà. Di seguito vengono discussi diversi problemi a cui dovrebbe essere prestata attenzione nella progettazione di affidabilità delle schede PCB nei sistemi DSP ad alta velocità.

La prima cosa che deve essere considerata nella progettazione della scheda PCB di un sistema DSP ad alta velocità è la progettazione dell'alimentazione elettrica. Nella progettazione dell'alimentazione elettrica, i seguenti metodi sono solitamente utilizzati per risolvere i problemi di integrità del segnale.

Considerare il disaccoppiamento tra energia e terra

Con l'aumento della frequenza di funzionamento DSP, DSP e altri componenti IC tendono ad essere miniaturizzati e confezionati densamente. Di solito, le schede multistrato sono considerate nella progettazione del circuito. Si raccomanda che sia l'alimentazione che la terra possano utilizzare uno strato dedicato e per più fonti di alimentazione, ad esempio, la tensione di alimentazione I/O DSP è diversa dalla tensione di alimentazione principale e possono essere utilizzati due diversi strati di alimentazione. Se si considera l'alto costo di elaborazione della scheda multistrato, uno strato speciale può essere utilizzato per più cavi o alimentatori relativamente critici. L'alimentatore può essere instradato allo stesso modo della linea di segnale, ma la larghezza della linea deve essere sufficiente.

Indipendentemente dal fatto che il circuito stampato abbia uno strato di terra dedicato e uno strato di alimentazione, una certa e ragionevolmente distribuita capacità deve essere aggiunta tra l'alimentazione e il terreno. Al fine di risparmiare spazio e ridurre il numero di fori passanti, si consiglia di utilizzare più condensatori chip. Il condensatore del chip può essere posizionato sul retro della scheda PCB, cioè sulla superficie di saldatura. Il condensatore del chip è collegato al foro passante con un cavo largo e collegato all'alimentazione elettrica e al terreno attraverso il foro passante.

Piani di alimentazione analogici e digitaleComponenti analogici ad alta velocità e ad alta precisione sono sensibili ai segnali digitali. Ad esempio, l'amplificatore amplificherà il rumore di commutazione per renderlo vicino al segnale di impulso, quindi le parti analogiche e digitali della scheda, lo strato di potenza è generalmente richiesto di essere separato.

Segnali sensibili di isolamento Alcuni segnali sensibili (come gli orologi ad alta frequenza) sono particolarmente sensibili alle interferenze acustiche e devono essere adottate misure di isolamento ad alto livello. L'orologio ad alta frequenza (un orologio superiore a 20MHz, o un orologio con un tempo di rotazione inferiore a 5ns) deve avere una scorta di filo di terra, la larghezza della linea dell'orologio dovrebbe essere di almeno 10 mil e la larghezza del filo di terra di scorta dovrebbe essere di almeno 20 mil. Il foro è in buon contatto con il terreno e ogni 5cm viene perforato per collegarsi con il terreno; una resistenza di smorzamento 22Ω～220Ω deve essere collegata in serie sul lato di invio dell'orologio. Le interferenze causate dal rumore del segnale portato da queste linee possono essere evitate.

Progettazione anti-interferenza di software e hardware Generalmente, le schede PCB del sistema di applicazione DSP ad alta velocità sono progettate dagli utenti in base ai requisiti specifici del sistema. A causa delle limitate capacità di progettazione e delle condizioni di laboratorio, se non vengono adottate misure anti-interferenza perfette e affidabili, una volta che l'ambiente di lavoro non è ideale, c'è interferenza elettromagnetica causerà disordini del flusso del programma DSP. Quando il normale codice di lavoro del DSP non può essere ripristinato, il programma verrà eseguito o crash, e alcuni componenti potrebbero anche essere danneggiati. Occorre prestare attenzione all'adozione delle corrispondenti misure anti-interferenza.

Progettazione anti-jamming hardware L'efficienza anti-interferenza hardware è alta. Quando la complessità del sistema, il costo e il volume sono tollerabili, è preferibile il design anti-interferenza hardware. Le tecnologie anti-jamming hardware comunemente utilizzate possono essere riassunte come segue:

(1) Filtro hardware: Il filtro RC può attenuare notevolmente tutti i tipi di segnali di interferenza ad alta frequenza. Ad esempio, l'interferenza di "bava" può essere soppressa.

(2) Messa a terra ragionevole: progettazione ragionevole del sistema di messa a terra. Per i sistemi di circuiti digitali e analogici ad alta velocità, è molto importante avere uno strato di messa a terra a bassa impedenza e grande area. Lo strato di terra non solo può fornire un percorso di ritorno a bassa impedenza per le correnti ad alta frequenza, ma anche rendere EMI e RFI più piccoli e ha anche un effetto schermante sulle interferenze esterne. Separare la terra analogica dalla terra digitale durante la progettazione PCB.

(3) Misure di schermatura: potenza CA, potenza ad alta frequenza, apparecchiature ad alta tensione e scintille elettriche generate dagli archi elettrici genereranno onde elettromagnetiche e diventeranno fonti di rumore di interferenza elettromagnetica. I gusci metallici possono essere utilizzati per circondare i dispositivi di cui sopra e metterli a terra. Questa coppia di scudi L'interferenza causata dall'induzione elettromagnetica è molto efficace.

(4) isolamento fotoelettrico: gli isolatori fotoelettrici possono efficacemente evitare interferenze reciproche tra i circuiti stampati differenti. Isolatori fotoelettrici ad alta velocità sono spesso utilizzati nell'interfaccia di DSP e altri dispositivi (come sensori, interruttori, ecc.).

Progettazione della dissipazione del calore

Al fine di facilitare la dissipazione del calore, la scheda stampata è meglio da installare da sola e la distanza della scheda dovrebbe essere maggiore di 2 cm. Allo stesso tempo, prestare attenzione alle regole di layout dei componenti sulla scheda stampata. Nella direzione orizzontale, i dispositivi ad alta potenza sono posizionati il più vicino possibile al bordo della scheda stampata per accorciare il percorso di trasferimento del calore; in direzione verticale, i dispositivi ad alta potenza sono posizionati il più vicino possibile alla parte superiore della scheda stampata per ridurre il loro impatto sulla temperatura di altri componenti. I componenti più sensibili alla temperatura dovrebbero essere collocati in aree con temperature relativamente basse il più possibile e non dovrebbero essere posizionati direttamente sopra i dispositivi che generano grandi quantità di calore.

Nei vari progetti di sistemi applicativi DSP ad alta velocità, come trasformare un design perfetto dalla teoria alla realtà dipende da schede stampate PCB di alta qualità. Aumentare, come migliorare la qualità del segnale è molto importante. Pertanto, se le prestazioni del sistema sono buone è inseparabile dalla qualità della scheda stampata PCB del progettista.

Progettazione di compatibilità elettromagnetica

La compatibilità elettromagnetica si riferisce alla capacità delle apparecchiature elettroniche di funzionare normalmente in un ambiente elettromagnetico complesso. Lo scopo della progettazione di compatibilità elettromagnetica è quello di consentire alle apparecchiature elettroniche di sopprimere tutti i tipi di interferenze esterne, ma anche di ridurre le interferenze elettromagnetiche delle apparecchiature elettroniche ad altre apparecchiature elettroniche. Nella scheda PCB effettiva, c'è più o meno fenomeno di interferenza elettromagnetica, cioè, crosstalk tra segnali adiacenti. La grandezza del crosstalk è correlata alla capacità distribuita e all'induttanza distribuita tra i loop. Per risolvere questo tipo di interferenza elettromagnetica reciproca tra segnali, possono essere adottate le seguenti misure:

Scegliere una larghezza ragionevole del filo

L'interferenza di impatto prodotta dalla corrente transitoria sulle linee stampate è principalmente causata dall'induttanza dei fili stampati e la sua induttanza è proporzionale alla lunghezza dei fili stampati e inversamente proporzionale alla larghezza. Pertanto, l'uso di fili corti e larghi è utile per sopprimere le interferenze. I cavi dell'orologio e le linee di segnale del conducente del bus spesso hanno grandi correnti transitorie e i loro fili stampati dovrebbero essere il più corti possibile. Per i circuiti componenti discreti, la larghezza del filo stampato è di circa 1,5 mm per soddisfare i requisiti; Per i circuiti integrati, la larghezza del filo stampato è selezionata tra 0.2mm～1.0mm.

Adotta una struttura di cablaggio di rete tic-tac-toe.

Il metodo specifico è quello di legare orizzontalmente sul primo strato della scheda stampata PCB e filo verticalmente sullo strato successivo.