Notizie PCB - Progettazione veloce del PCB, cablaggio, PCB

Anteprima del contenuto:1 Introduzione2. Problemi di integrità del segnale 3. Problemi di compatibilità elettromagnetica4. Problemi di integrità dell'energia5. Specificazione generale per la progettazione del circuito ad alta frequenza6. Specifiche generali per la progettazione del circuito ibrido digitale-analogico

Uno: La definizione di PCB ad alta frequenza * Nei circuiti digitali, se si tratta di un circuito ad alta frequenza dipende dai bordi in salita e in caduta del segnale, non dalla frequenza del segnale. Formula: F2 =1/(Tr*π), Tr è il tempo di ritardo di salita/caduta del segnale.

* F2> 100MHz, dovrebbe essere considerato in conformità con il circuito ad alta frequenza, le seguenti condizioni devono essere progettate in conformità con le regole ad alta frequenza-La frequenza di clock del sistema supera i 50MHz-Utilizzando dispositivi con tempi di salita / caduta inferiori a 5ns--Circuito ibrido digitale / analogico

* Tempo di salita/caduta del dispositivo logico e limite di lunghezza del cablaggio aumento/caduta distribuzione dello spettro armonico principale Trasmissione massima della linea di trasmissione Tempo di caduta Tr componente F2=1/Fmax=10*distanza (microtrip) distanza della linea (microtrip line) πTr F274HC 13-15ns 24MHz 240 MHz 117cm 91cm74LS 9.5ns 34 MHz 340MHz 85.5cm 66.5cm74H 4-6ns 80 MHz 800MHz 35 2874S 3-4ns 106 MHz 1.1GHz 27 2174HCT 5-15ns 64 3474ALS 2-10ns 160 MHz 1.6GHz 18 1374FCT 2-5ns 160 MHz 1.6GHz 18 1374F 1.5ns 212 MHz 2.1GHz 12.5 10.5ECL12K 1.5ns 212 MHz 2.1GHz 12.5 10.5ECL100K 0.75ns 424 MHz 4.2GHz 6 5I metodi tradizionali di progettazione PCB sono inefficienti: Schema schematico, progettazione tradizionale del metodo di progettazione e layout di ingresso e cablaggio non hanno punti di controllo qualità. Ogni fase della progettazione PCB è basata sull'esperienza. Se si trovano problemi, devono partire da zero. È molto difficile trovare problemi nei test funzionali e prestazionali.

Problemi di integrità del segnale:1. Problema di riflessione 2. Questioni di conversazione incrociata3. Sovraccarico e oscillazione4. Ritardo Problema di riflessione: eco sulla linea di trasmissione. Parte della potenza del segnale (tensione e corrente) viene trasmessa alla linea e raggiunge il carico, ma c'è una parteI punti sono riflessi. Riflessione multipunto Motivo di riflessione:*Disadattamento di impedenza tra sorgente e carico*La geometria del cablaggio*La direzione del cablaggio, via*Terminazione del cavo errata*Trasmissione attraverso il connettore*Discontinuità del piano di potenza, ecc.Problemi di conversazione incrociata:*Conversazione incrociata: Accoppiamento tra due linee di segnale Conversazione capacitiva*Ciò accade quando le linee sono vicine l'una all'altra a una certa distanza.*L'accoppiamento capacitivo induce la corrente di accoppiamento2. * Accoppiamento induttivo del segnale tra la bobina primaria e la bobina secondaria del trasformatore non necessario * Accoppiamento induttivo innesca la tensione di accoppiamento.

Problemi di crosstalk: I parametri dello strato PCB, la spaziatura della linea del segnale, le caratteristiche elettriche dell'estremità motrice e dell'estremità ricevente e il metodo di terminazione della linea hanno tutti un certo impatto sulla crosstalk.* La crosstalk di capacità e induttanza aumenta con l'aumento dell'impedenza di carico, quindi tutte le linee suscettibili alla crosstalk dovrebbero essere terminate con l'impedenza di linea. Metodi per ridurre il crosstalk capacitivo:* Separare le linee del segnale può ridurre l'energia dell'accoppiamento capacitivo tra le linee del segnale.* Utilizzando il cavo di terra per separare la linea del segnale può ridurre l'accoppiamento della capacità. Per migliorare l'efficacia, il filo di terra dovrebbe essere collegato alla terra ogni Î"/4 pollici. (La lunghezza d'onda si riferisce alla distanza trasmessa dal segnale per unità di tempo.)/////////////////////////////////////Principi generali:Fare fori ogni 2-5 cm. Risultati di simulazione del crosstalk capacitivo=============Modi per ridurre il crosstalk percettivo*Al fine di risolvere il problema dell'induttanza, la dimensione del loop dovrebbe essere ridotta il più possibile.*Evitando la situazione che la linea di ritorno del segnale condivida un percorso comune, il crosstalk induttanza, l'overshoot e l'oscillazione possono anche essere ridotti*Overshoot: Overshoot può causare falsi orologi o errori di lettura/scrittura dei dati del bus.*Suono: Il fenomeno del ring è ripetuto overshoot e undershoot. L'oscillazione del segnale e l'oscillazione circostante sono causate da induttanza e capacità eccessive sulla linea. L'oscillazione appartiene allo stato sottosmorzato e l'oscillazione circostante appartiene allo stato sovrasmorzato. L'oscillazione può essere ridotta con una corretta terminazione, ma è impossibile eliminarla completamente.Ritardo temporale: i diversi ritardi temporali di ogni linea di segnale in un insieme di bussoOrologio e segnale: assicurarsi una finestra il più ampia possibile//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////Problemi di compatibilità elettromagnetica*Problemi di interferenza elettromagnetica (EMI)1. Progettazione del ciclo, formazione dell'effetto antenna 2. Lo slot nello strato di potenza formerà un'antenna di quarto d'onda*Vias densi (come i dispositivi BGA confezionati)*Connettori grandi (specialmente il backplane)3. Componenti induttivi. Nota: Due induttanze parallele sulla superficie del componente formeranno un trasformatore. Percorso di ritorno irragionevole porta a EMIEMI causato da un piano di terra incompletoPiano di terra incompleto può causare EMIT di grandi dimensioni La simulazione senza considerare il piano di terra incompleto è imprecisa//////////////////////////////////////////////Problemi di integrità di potenza*Dispositivi ad alta velocità ad alta potenza: hanno bisogno di una grande corrente transitoria*Lo strato di terra e lo strato di potenza sono incompleti: 1. Split, via 2. Connettore*Condensatore filtro: 3. Quantità, capacità, layout, selezione del condensatore del filtro dell'alimentazione elettrica: Il sistema ha sia rumore ad alta frequenza che rumore a bassa frequenza C0G (non ferromagnetico). È superiore ad altri tipi parallelamente a grandi condensatori elettrici 0.01μF. Capacità, piccolo dispositivo ESL, condensatore estremamente piccolo 0,1μF, dispositivo ESL può espandere il campo di filtraggio ad alta frequenza e ha una migliore prestazione di filtraggio////////////////////////////////////////////////////////Specificazione di progettazione schematicoIntegrità del segnale e considerazioni di compatibilità elettromagneticaCorrispondenza tra lo schema schematico e il PCB dopo il completamento del PCB Regole e requisiti generali*Secondo i requisiti unificati, selezionare la dimensione del disegno, il formato del telaio, i simboli grafici e i simboli di testo nel diagramma del circuito.* Secondo il principio di funzionamento elettrico del prodotto, i componenti devono essere disposti in una fila o serie da destra a sinistra e dall'alto verso il basso.* *Lo stato di funzionamento dei componenti mobili (come i relè) nella foto è in linea di principio in posizione di lavoro aperta e non alimentata.*Utilizzare tutti i pin di potenza e massa di tutti i chip.////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Considerazioni sull'integrità del segnale e sulla compatibilità elettromagnetica*Aggiungere dispositivi di filtraggio/assorbimento corrispondenti ai segnali in ingresso e in uscita; aggiungere diodi di assorbimento di tensione transitoria in silicio o varistore SVC se necessario*Resistenze di stringa sul terminale di uscita del segnale ad alta frequenza.*I condensatori di disaccoppiamento nell'area ad alta frequenza dovrebbero essere condensatori elettrolitici o condensatori al tantalio con ESR basso*Quando si determina il valore del condensatore di disaccoppiamento, selezionare un condensatore con un valore più piccolo a condizione di soddisfare i requisiti di ripple per aumentare la sua frequenza di risonanza.* L'alimentazione di ogni chip deve essere aggiunta con condensatori di disaccoppiamento, e l'alimentazione di ogni modulo nello stesso chip deve essere aggiunta separatamente con condensatori di disaccoppiamento; se è ad alta frequenza, deve essere aggiunto un fascio magnetico/induttore al lato dell'alimentazione elettrica.