Notizie PCB - Panoramica dei problemi di integrità del segnale nella progettazione PCB

Integrità del segnale (SI) si riferisce alla capacità di un segnale di rispondere con la corretta temporizzazione e tensione nel circuito. Se il segnale nel circuito può raggiungere l'IC con il tempo richiesto, la durata e l'ampiezza di tensione, il circuito ha una buona integrità del segnale. Al contrario, quando il segnale non può rispondere normalmente, si verifica un problema di integrità del segnale. In generale, i problemi di integrità del segnale si manifestano principalmente in cinque aspetti: ritardo, riflessione, crosstalk, rumore di commutazione sincrona (SSN) e compatibilità elettromagnetica (EMI).

Ritardo significa che il segnale viene trasmesso a una velocità limitata sui fili della scheda PCB e il segnale viene inviato dall'estremità di invio all'estremità ricevente, durante il quale c'è un ritardo di trasmissione. Il ritardo del segnale avrà un impatto sulla tempistica del sistema. In un sistema digitale ad alta velocità, il ritardo di trasmissione dipende principalmente dalla lunghezza del filo e dalla costante dielettrica del mezzo che circonda il filo.

Inoltre, quando l'impedenza caratteristica dei fili sulla scheda PCB (indicata come linee di trasmissione nei sistemi digitali ad alta velocità) non corrisponde all'impedenza di carico, una parte dell'energia sarà riflessa indietro lungo la linea di trasmissione dopo che il segnale raggiunge l'estremità ricevente, il che distorce la forma d'onda del segnale o addirittura il segnale L'overshoot e undershoot. Se il segnale viene riflesso avanti e indietro sulla linea di trasmissione, produrrà l'oscillazione dell'anello e dell'anello.

Poiché c'è capacità reciproca e induttanza reciproca tra due dispositivi o fili sul PCB, quando un dispositivo o segnale su un filo cambia, il suo cambiamento influenzerà altri dispositivi o induttanza attraverso capacità e induttanza reciproche. Filo metallico, cioè crosstalk. La forza del crosstalk dipende dalle dimensioni geometriche e dalla distanza reciproca di dispositivi e fili.

Quando molti segnali digitali sulla scheda PCB sono commutati in modo sincrono (come bus dati della CPU, bus di indirizzo, ecc.), a causa dell'impedenza della linea di alimentazione e della linea di terra, verrà generato rumore di commutazione sincrono e il rimbalzo del piano di terra si verificherà sulla linea di terra. Rumore (indicato come bomba a terra). La forza di SSN e rimbalzo a terra dipende anche dalle caratteristiche IO del circuito integrato, dall'impedenza dello strato di alimentazione e dello strato piano di terra del PCB e dal layout e cablaggio dei dispositivi ad alta velocità sul PCB.

Inoltre, come altri dispositivi elettronici, i PCB hanno anche problemi di compatibilità elettromagnetica, che sono principalmente legati al layout e al cablaggio della scheda PCB. Quanto sopra è una panoramica dei problemi di integrità del segnale nella progettazione PCB.