Notizie PCB - Come organizzare il cablaggio ragionevole nella progettazione del circuito stampato

PCB board wiring can be said to be an art. An excellent circuit board design must consider all aspects, compresa la realizzazione dei principi e delle funzioni del circuito, but also consider the electrical characteristics of EMI, EMC, ESD, integrità del segnale, etc., così come la struttura meccanica e la dissipazione del caloe dei chip ad alta potenza. Then consider the aesthetics of the circuit board. Questo è importante anche nel nostro settore della scheda di copia PCB.

Before you start learning to explore Layout PCB, si possono vedere varie regole per Layout PCB in various reference books. Anche se molte regole possono avere la stessa connotazione in una certa misura, sono diversi. There will be different emphases in actual layout practice, e ci saranno anche conflitti tra le regole. For example: Rule one is that the signal transmission path is as short as possible, E la regola due è che la corrispondenza dell'impedenza è richiesta nel cablaggio ad alta frequenza.

When considering the layout of the DDR MEMORY bus, è impossibile per il chip MEMERY confezionato SOP implementare la regola uno per tutti i TRACK. The correct approach is to implement all the TRACKs in the relatively shortest under the condition of overall consideration of impedance matching. Pertanto, the incompatibility between the rules in the actual wiring will cause the readers to consciously and effectively use these rules in the wiring process to produce all kinds of doubts, e persino cadere in questo o quel tipo di regole generali in perdita. This needs to be emphasized-the various wiring rules are only guidelines, e il processo di cablaggio effettivo dovrebbe essere combinato con compromessi continui per ottenere il massimo effetto. I think that as long as you consciously pay attention to these rules in the actual wiring, aiuterà più o meno l'effetto del cablaggio.

1. Dal punto di vista dell'intero sistema, analyze the nature of each module signal and determine its position in the entire system, in modo da determinare la priorità del modulo nel layout e routing è di grande importanza per l'intero sistema, which requires the actual wiring process In, l'elaborazione specifica di ogni modulo è prioritaria.

Le regole generali di layout richiedono di distinguere se il modulo è un circuito analogico o un circuito digitale, se si tratta di un circuito ad alta frequenza o di un circuito a bassa frequenza, se si tratta di una fonte di interferenza principale o di un segnale chiave sensibile e così via. Pertanto, è necessario analizzare attentamente le proprietà di ogni segnale del modulo prima del layout, compresi gli attributi del modulo, le funzioni, l'alimentazione elettrica, la frequenza specifica del segnale, il flusso corrente, l'intensità di corrente, ecc., per determinare il layout del modulo sulla scheda PCB. Di solito, quando viene determinata la struttura meccanica, un sistema complesso avrà N diversi metodi di layout, che richiede un compromesso di alcune regole per trovare il layout ottimale dal punto di vista del sistema.

Nel modulo digitale, ci sarà un orologio, come l'OROLOGIO di SDRAM, e il circuito di clock è il fattore principale che influenza EMC. La maggior parte del rumore di un circuito integrato è legato alla frequenza dell'orologio e alle sue armoniche multiple. Se il segnale CLOCK è sotto forma di onda sinusoidale, se non è gestito correttamente, esso "contribuirà" a una fonte di interferenza di questa frequenza o un multiplo di questa frequenza al sistema. Se il segnale CLOCK è sotto forma di onda quadrata, esso "contribuisce" al sistema. Diffondere la sorgente di interferenza di frequenza. Allo stesso tempo, CLOCK è ancora un segnale suscettibile di interferenze. Se CLOCK viene interferito, si può immaginare l'impatto sul sistema digitale. Pertanto, il modulo del circuito di clock è un modulo chiave e varie regole sono date priorità nel processo di layout e routing.

There are also various interrupt modules in many embedded hardware systems nowadays. I trigger di interruzione includono trigger di livello e trigger di bordo. Once encountered an interrupt that was set as a rising edge trigger was continuously triggered due to external interference, che alla fine ha portato al fenomeno che l'RTOS è stato bloccato perché non poteva essere elaborato.

Analizzare due semplici layout di circuito secondo questo principio. In una piattaforma hardware per telefoni cellulari con cui sono entrato in contatto, il circuito di luminosità dello schermo del display è realizzato utilizzando un segnale PWM con diverse larghezze di impulso e un circuito integrato RC per stabilire diverse tensioni di retroilluminazione. Rispetto a CLOCK, il segnale PWM ha lo stesso effetto sull'EMI dell'intero sistema in un certo senso. Ma se analizzi alcuni attentamente, dovresti sapere che se il segnale PWM dell'IC stabilisce un livello analogico nel percorso più breve possibile prima di essere trasmesso sulla scheda PCB, vale a dire, la resistenza e la capacità sono il più vicino possibile al PWM. Posizionamento del perno, in modo che l'interferenza del PWM al sistema possa essere ridotta al minimo. Nella progettazione della piattaforma hardware del telefono cellulare, la parte RF e la parte audio sono il nucleo del sistema e il cablaggio di queste due parti occupa la posizione centrale assoluta e lo mette in una posizione prioritaria durante il cablaggio. Pertanto, nel layout e nel routing effettivi, le linee di segnale di questi due moduli sono disposte separatamente in uno strato intermedio, e lo strato di potenza e lo strato di terra sono utilizzati nello strato adiacente per schermarlo, e altri moduli sono il più lontano possibile da questi due moduli per evitare l'introduzione di interferenze. Inoltre, prova a considerare un tale dettaglio: il segnale audio con un ingresso MIC molto piccolo deve essere amplificato in un certo grado prima di essere inserito nell'ADC AUDIO. Sappiamo che il rapporto segnale/rumore di trasmissione canale in senso astratto è una misura dell'impatto del rumore sul sistema. Può essere incrociato, un piccolo rumore attraversa il canale prima che il segnale audio sia amplificato e il segnale audio entri nel canale dopo che il segnale audio è amplificato. Se il percorso di questo canale non può passare attraverso aree con forti fonti di interferenza, si consiglia di amplificare il segnale audio prima della trasmissione.

For example, il bus di un sistema complesso è solitamente collegato a un tipo di dispositivo. For example, Il bus I2C può essere collegato a 127 dispositivi slave. In some set-top box hardware platforms, DEMODULATORE, TUNER, e E2PROM sono solitamente collegati. This also requires that different devices be distinguished in the frequency of sharing the bus, e i dispositivi ad alta frequenza d'uso devono essere posti in una posizione relativamente importante. For example, L'interfaccia EMI sulla suddetta piattaforma QAMI5516 utilizza sia dispositivi SDRAM che FLASH. Based on the understanding of the system, SDRAM mette il codice in esecuzione del sistema operativo in tempo reale, and FLASH is used as a storage medium. Durante il funzionamento del sistema software, SDRAM has more read and write operations than FLASH, quindi il processo di cablaggio dovrebbe essere fatto prima. Consider the location of SDRAM.

2. L'idea di modularizzazione e strutturazione non si riflette solo nella progettazione del principio hardware, ma anche nell'effetto layout e routing. Le piattaforme hardware di oggi stanno diventando sempre più integrate e il sistema sta diventando sempre più complesso. Naturalmente, è necessario se si tratta di un diagramma schematico hardware. Nella progettazione del layout PCB, vengono ancora utilizzati metodi di progettazione modulari e strutturati. Se siete stati esposti a FPGA o CPLD su larga scala, sapete che la progettazione di IC complessi richiede inevitabilmente un metodo di progettazione modulare dall'alto verso il basso. Pertanto, come ingegnere hardware, sotto la premessa di comprendere l'architettura generale del sistema, dovresti prima consapevolmente incorporare idee di progettazione modulare nella progettazione schematica e PCB del cablaggio. Ad esempio, l'IC principale della piattaforma hardware del set-top box TV digitale QAMI5516 ha i seguenti moduli: ST20: CPU RISC a 32 bit con clock a 180MHZ

PTI: TRASPORTO STREAM unità di elaborazione DISPLAY: decodifica MPEG-2, elaborazione display Unità DEMODULATORE: demodulatore QAM INTERFACCIA MEMORIA: diverse interfacce MEMORIA richieste da diversi sistemi applicativi STBUS: bus di comunicazione dati di ogni modulo PERIPHERALS: UART, SMARTCARD, IIC, GPIO, PWM e altre periferiche comuni AUDIO: Interfaccia di uscita audio VEDIO: Il processo di progettazione modulare dell'interfaccia di uscita video QAMI5516 non richiede necessariamente agli ingegneri hardware di comprendere tutti gli aspetti del sistema, ma richiede inevitabilmente che le parti dell'interfaccia dei diversi moduli IC utilizzati nelle applicazioni reali siano considerate un sottosistema durante la progettazione della piattaforma hardware. Elaborazione: Ad esempio, il circuito audio e il circuito video dovrebbero essere eseguiti in un'intera area durante il layout e il cablaggio. Così facendo non solo continua l'idea di progettazione modulare IC, ma facilita anche la separazione fisica delle schede PCB quando necessario, riduce l'accoppiamento elettrico tra diversi moduli e facilita il debug dell'intero sistema. Sappiamo che è il più semplice controllare il debug hardware. Il modo per affrontare gli errori nella progettazione del principio del circuito è quello di "trattare la testa e i piedi", cioè, nella piattaforma QAMI5516 sopra menzionata, se c'è un problema con la parte audio del circuito, la prima cosa da fare è Controllare e verificare il modulo audio.

L'idea di modularizzazione si riflette anche nel cablaggio del bus di sistema. Di solito, l'autobus è diviso in tre tipi: BUS CONCROL, BUS DATI e BUS ADDR. Ad esempio, l'SMI nel QAMI5516 di cui sopra utilizza una SDRAM 16M con una frequenza di lavoro di 100MHZ, che richiede che questo gruppo di bus sia unificato in un insieme per considerare la corrispondenza dell'impedenza durante il processo di cablaggio. Nel processo di cablaggio effettivo, è impossibile disporre queste linee scarsamente.

L'idea di modularizzazione è anche favorevole al layout della scheda PCB.

L'idea di modularizzazione favorisce anche l'espansione o la modifica delle funzioni del sistema hardware.

3. Prestare attenzione all'integrità dell'alimentazione elettrica e dare priorità all'elaborazione di cavi di alimentazione e di terra nel layout e cablaggio. In qualsiasi sistema elettronico, l'interferenza delle fonti di interferenza sul sistema non è altro che due modi: uno è la trasmissione attraverso conduttori, e l'altro è attraverso lo spazio attraverso la radiazione elettromagnetica. Accoppiamento. Nei sistemi a bassa frequenza, è principalmente il primo percorso. Nei sistemi ad alta frequenza, una parte considerevole della causa di interferenza è la trasmissione attraverso conduttori. Tra questi, il più evidente è che il rumore generato dall'IC interferisce con l'intero sistema attraverso potenza e terra. Pertanto, l'integrità dell'alimentatore o la qualità dell'alimentatore è di vitale importanza per la capacità anti-interferenza dell'intero sistema. L'integrità dell'alimentazione è in realtà una parte dell'integrità del segnale, ma considerando l'importanza dell'alimentazione per tutti i sistemi, è elencato separatamente qui. Va detto che non è facile farlo in un sistema reale. Ci saranno sempre rumori di frequenze diverse nel sistema. Nella progettazione del circuito e nella disposizione e nel routing PCB, sta solo cercando di ridurre il rumore di varie frequenze, migliorando così le prestazioni complessive dell'anti-rumore del sistema. Allo stesso tempo, in un sistema complesso, ridurre il rumore del sistema non significa modificare il valore di uno o due condensatori, ma prestare attenzione all'accumulo di effetti filtranti dell'alimentazione elettrica. Nella progettazione hardware dei telefoni cellulari, ci sono PMU dedicate per gestire e alimentare ogni modulo, ma le PMU sono tutte di VBAT. È impossibile immaginare che se l'alimentazione di un amplificatore audio sensibile non viene filtrata e viene prelevata direttamente dal VBAT, o, come il circuito che alimenta SDRAM, non viene filtrata, e il rumore di commutazione di questa parte del circuito digitale è permesso di inquinare l'intero VBAT. Quali sono le conseguenze?

Se si presta sufficiente attenzione all'integrità dell'alimentazione, questa parte è relativamente facile da gestire dopo aver combinato la modularizzazione e l'attenta analisi di ogni modulo menzionato sopra. Le regole usuali per l'alimentazione IC VCC sono generalmente gestite da condensatori bypass e condensatori di disaccoppiamento, e cercare di mantenere questi condensatori vicini all'ingresso di potenza del IC quando si posa la scheda. Se ci si trova in un sistema esigente, è anche possibile utilizzare un circuito LCCL per diverse frequenze sensibili (collegare un induttore o una perlina magnetica in serie, e un condensatore elettrolitico, un condensatore ceramico, e poi un piccolo induttore in serie. Il valore specifico deve seguire La frequenza corrispondente è determinata) filtraggio. Facevo un sistema complicato. Poiché non c'è un condensatore bypass sull'alimentazione centrale del DEMODULATOR del sistema, il tasso di errore del bit del DEMODULATOR dopo la demodulazione è insopportabile. Per l'elaborazione di vari GND nel sistema, è generalmente necessario analizzare il percorso di ritorno della corrente. La corrente ha la proprietà di selezionare sempre il percorso di ritorno con la minore impedenza. Questo è un principio fondamentale, che può essere compreso dal fatto che c'è un modello di "posa in rame" nel cablaggio PCB. "Pavimentazione rame" è spesso utilizzato sulla rete GND. Tutti i segnali digitali possono essere astratti in un circuito di base a livello gate. GND è anche una parte del percorso di ritorno del segnale. GND è quello di rendere l'impedenza totale sul percorso del segnale più piccola "posando rame". Anche "messa a terra nelle vicinanze" e "minimizzazione dell'impedenza del suolo" si basano su tali considerazioni.

The above is the introduction of reasonable wiring in circuit board design. Ipcb is also provided to PCB manufacturers and PCB manufacturing technology.