Notizie PCB - Regole relative alla progettazione del PCB del convertitore ad alta velocità

D: Quali sono le regole importanti della scheda PCB l ayout quando si utilizza PCB convertitori ad alta velocità? Risposta: Per garantire che le prestazioni di progettazione soddisfino le specifiche tecniche della scheda tecnica, è necessario seguire alcune linee guida. Prima di tutto, c'è una domanda comune: "I piani di terra AGND e DGND dovrebbero essere separati?" La risposta semplice è: dipende.

La risposta dettagliata è: di solito nessuna separazione. Perché nella maggior parte dei casi, separare il piano di terra aumenterà solo l'induttanza della corrente di ritorno e fa più male che bene. Dalla formula V = L (di/dt), si può vedere che man mano che l'induttanza aumenta, il rumore di tensione aumenta. E man mano che la corrente dell'interruttore aumenta (perché il tasso di campionamento del convertitore aumenta), anche il rumore di tensione aumenterà. Pertanto, i piani di terra dovrebbero essere collegati tra loro. Un esempio è che in alcune applicazioni, per soddisfare i requisiti di progettazione tradizionali, è necessario posizionare l'alimentazione sporca del bus o circuiti digitali in determinate aree. Allo stesso tempo, è anche influenzato da restrizioni di dimensione, rendendo il circuito stampato incapace di raggiungere una buona divisione del layout. In questo caso, separare il piano di terra è la chiave per ottenere buone prestazioni. Tuttavia, affinché la progettazione complessiva sia efficace, questi piani di terra devono essere collegati tra loro attraverso un ponte o un punto di collegamento da qualche parte sul circuito stampato. Pertanto, i punti di collegamento dovrebbero essere distribuiti uniformemente su un piano di terra separato. Alla fine, c'è spesso un punto di connessione sulla scheda PCB in cui la corrente di ritorno può passare senza causare il degrado delle prestazioni. Questo punto di connessione si trova solitamente vicino o sotto il convertitore.

Quando si progettano strati di potenza, tutti i fili di rame che possono essere utilizzati per questi strati dovrebbero essere utilizzati. Se possibile, non lasciare che questi strati condividano tracce, perché ulteriori tracce e vias divideranno lo strato di potenza in pezzi più piccoli, che possono danneggiare rapidamente lo strato di potenza. Il livello di potenza sparso risultante può comprimere i percorsi correnti nei luoghi in cui questi percorsi sono più necessari, cioè, i pin di alimentazione del convertitore. Stringere la corrente tra via e traccia aumenterà la resistenza, causando una leggera caduta di tensione sul perno di alimentazione del convertitore.

Infine, il posizionamento dello strato di potenza è molto importante. Non impilare l'alimentazione digitale ad alto rumore sul livello di alimentazione analogico. Altrimenti, anche se i due sono su strati diversi, possono ancora essere accoppiati. Per ridurre al minimo il rischio di degrado delle prestazioni del sistema, questi tipi di strati dovrebbero essere separati piuttosto che impilati il più possibile nella progettazione. Allo stesso tempo, discutendo la progettazione del sistema di trasmissione di potenza (PDS) del circuito stampato (PCB), questo compito è spesso trascurato, ma è cruciale per i progettisti analogici e digitali a livello di sistema. L'obiettivo di progettazione del PDS (Power Transmission System) è quello di ridurre al minimo l'increspatura di tensione generata in risposta alla domanda corrente di alimentazione. Tutti i circuiti richiedono corrente, alcuni circuiti richiedono una quantità maggiore e alcuni circuiti hanno bisogno di fornire corrente ad una velocità più veloce. Adottando uno strato di potenza a bassa impedenza completamente disaccoppiato o uno strato di terra e un buon stackup PCB può ridurre al minimo l'ondulazione di tensione causata dalla domanda corrente del circuito. Ad esempio, se la corrente di commutazione progettata è 1A e l'impedenza del PDS è 10mΩ, l'ondulazione massima di tensione è 10mV.

Prima di tutto, dovrebbe essere progettata una struttura di stack PCB che supporta condensatori a strati più grandi. Ad esempio, uno stack a sei strati può includere uno strato di segnale superiore, un primo livello di terra, un primo livello di potenza, un secondo livello di potenza, un secondo livello di terra e un livello di segnale inferiore. È stabilito che il primo strato di terra e il primo strato di potenza sono vicini l'uno all'altro nella struttura laminata e la distanza tra i due strati è di 2 a 3 mil, formando una capacità intrinseca dello strato. Il più grande vantaggio di questo condensatore è che è gratuito e deve solo essere notato nelle note di produzione PCB. Se il piano di potenza deve essere diviso e ci sono più binari VDD sullo stesso livello, dovrebbe essere utilizzato il piano di potenza più grande possibile. Non lasciare fori, ma prestare attenzione anche ai circuiti sensibili. Questo massimizza la capacità dello strato VDD. Se la progettazione consente strati aggiuntivi (in questo caso, da sei a otto strati), allora due piani di terra aggiuntivi dovrebbero essere posizionati tra il primo e il secondo piano di potenza. Quando il passo del centro è anche 2 a 3 mil, la capacità intrinseca della struttura laminata sarà raddoppiata in questo momento.

Per uno stackup PCB ideale, i condensatori di disaccoppiamento dovrebbero essere utilizzati al punto di partenza dello strato di potenza e intorno al DUT. Ciò assicurerà che l'impedenza PDS sia bassa in tutta la gamma di frequenze. L'utilizzo di diversi condensatori da 0,001μF a 100μF aiuta a coprire questo intervallo. Non è necessario avere condensatori ovunque; Ma i condensatori di fronte al DUT infrangeranno tutte le regole di produzione. Se sono necessarie misure così severe, ci sono altri problemi con il circuito.