Notizie PCB - Come controllare l'impedenza PCB e utilizzare strumenti di analisi dell'integrità del segnale

Molti ingegneri PCB disegnano spesso schede madri per computer e sono molto esperti con strumenti eccellenti come Allegro. Tuttavia, è un peccato che raramente sanno come controllare l'impedenza e come utilizzare strumenti per l'analisi dell'integrità del segnale. Per il modello IBIS, penso che il vero master PCB dovrebbe essere un esperto di integrità del segnale, non solo rimanendo alla linea di connessione, attraverso i vias, è facile stendere una scheda, ma è molto difficile posarne una buona.

Piccole informazioniDopo aver determinato il numero di strati di potenza, terra e segnale, la loro disposizione relativa è un argomento che ogni ingegnere PCB non può evitare;

Il principio generale della disposizione dei livelli:

Il fondo della superficie del componente (il secondo strato) è il piano di terra, che fornisce uno strato di schermatura del dispositivo e un piano di riferimento per il cablaggio di livello superiore;

Tutti gli strati di segnale sono il più vicino possibile al piano di terra;

Cercate di evitare due livelli di segnale direttamente adiacenti; s

L'alimentatore principale è il più vicino possibile ad esso corrispondente;

tiene conto della simmetria della struttura laminata. Per il layout dei livelli della scheda madre, è difficile per la scheda madre esistente controllare il cablaggio parallelo a lunga distanza. Per la frequenza di funzionamento a livello di bordo superiore a 50MHZ (fare riferimento alla situazione al di sotto di 50MHZ, rilassarlo adeguatamente), si consiglia di organizzare il principio: La superficie del componente e la superficie di saldatura sono un piano di terra completo (scudo);

nessun cablaggio parallelo adiacente;

Tutti gli strati di segnale sono il più vicino possibile al piano di terra;

Il segnale chiave è adiacente al terreno e non attraversa la partizione. Nota: Quando si configurano strati PCB specifici, i principi di cui sopra dovrebbero essere padroneggiati in modo flessibile. Sulla base della comprensione dei principi di cui sopra, in base ai requisiti reali della singola scheda, ad esempio: se è richiesto uno strato di cablaggio chiave, alimentazione elettrica, divisione piano di terra, ecc., Determinare la disposizione degli strati e non semplicemente copiarlo o raccoglierlo. La seguente è una discussione specifica sulla disposizione degli strati di impiallacciatura:*Scheda a quattro strati, piano preferito 1, piano disponibile 3Schema Numero di strati di potenza Numero di strati di terra Numero di strati di segnale 1 2 3 41 1 1 2 S G P S2 1 2 2 G S S P3 1 1 2 S P G SScheme 1 Lo schema principale di impostazione dei livelli di selezione del PCB a quattro strati di questo schema, c'è un piano di terra sotto la superficie del componente e il segnale chiave è preferibilmente disposto sullo strato superiore; per quanto riguarda l'impostazione dello spessore dello strato, sono forniti i seguenti suggerimenti:Per soddisfare la scheda centrale di controllo dell'impedenza (GND a POWER) non dovrebbe essere troppo spessa per ridurre l'impedenza distribuita dell'alimentazione elettrica e del piano di terra; garantire l'effetto di disaccoppiamento del piano di potenza; al fine di ottenere un certo effetto schermante, alcune persone cercano di mettere l'alimentazione elettrica e il piano di terra sul TOP, lo strato BOTTOM, cioè la soluzione 2: Al fine di ottenere l'effetto schermante desiderato, questa soluzione ha almeno i seguenti difetti: L'alimentazione elettrica e la terra sono troppo distanti, e l'impedenza del piano di potenza è grandeL'alimentazione elettrica e il piano di terra sono estremamente incompleti a causa dell'influenza dei pad dei componenti, ecc. L'impedenza del segnale non è continua a causa del piano di riferimento incompletoInfatti, a causa del gran numero di dispositivi di montaggio superficiale, l'alimentazione elettrica e il terreno di questa soluzione difficilmente possono essere utilizzati come piano di riferimento completo quando i dispositivi si stanno addensando e l'effetto schermante previsto è difficile da ottenere; l'uso della soluzione 2 è limitato. Ma nelle singole schede, lo schema 2 è il migliore schema di impostazione dei livelli. Quanto segue è un caso d'uso dell'opzione 2; Caso (caso speciale): Durante il processo di progettazione si sono verificate le seguenti situazioni:

A, l'intera scheda non ha piano di potenza, solo GND e PGND occupano un piano ciascuno;

B, l'intera scheda è facile da collegare, ma come scheda filtrante di interfaccia, la radiazione del cablaggio deve essere prestata attenzione;

C. La scheda ha meno componenti SMD e la maggior parte di loro sono plug-in.

analizzare: 1. poiché il bordo non ha piano di potenza, il problema di impedenza del piano di potenza non esiste;

2. a causa del piccolo numero di componenti SMD (layout unilaterale), se lo strato superficiale è fatto come uno strato piano e lo strato interno è cablato, l'integrità del piano di riferimento è fondamentalmente garantita e il secondo strato può essere posato con rame per garantire una piccola quantità di piano di riferimento di cablaggio di livello superiore;

3. come scheda filtrante di interfaccia, la radiazione del cablaggio PCB deve essere prestata attenzione. Se lo strato interno è cablato, lo strato superficiale è GND e PGND, il cablaggio è ben schermato e la radiazione della linea di trasmissione è controllata; Alla luce dei suddetti motivi, nel definire gli strati di questa scheda, abbiamo deciso di adottare l'opzione 2, vale a dire: GND, S1, S2 e PGND. Poiché ci sono ancora alcune brevi tracce sullo strato superficiale e lo strato inferiore è un piano di terra completo, siamo in S1 Lo strato di cablaggio è posato con rame per garantire il piano di riferimento del cablaggio superficiale. Tra le cinque schede filtranti di interfaccia, basate sulla stessa analisi di cui sopra, il progettista ha deciso di adottare l'opzione 2, che è anche una classica impostazione di livello. Enumerare i casi speciali di cui sopra significa dire a tutti che dobbiamo capire il principio della disposizione dei livelli, piuttosto che copiarlo meccanicamente. Schema 3: Questo schema è simile allo schema 1 ed è adatto per il caso in cui i componenti principali sono nel layout BOTTOM o nel cablaggio inferiore dei segnali chiave; in generale, questo regime è limitato;* Scheda a sei strati: opzione preferita 3, opzione disponibile 1, opzioni alternative 2, 4 Per schede a sei strati, l'opzione 3 è preferita, lo strato di cablaggio S2 è preferito, seguito da S3 e S1. L'alimentatore principale e il suo terreno corrispondente sono posizionati sul 4 ° e 5 ° strato. Quando lo spessore dello strato è impostato, aumentare la distanza tra S2-P e ridurre la distanza tra P-G2 (ridurre di conseguenza la distanza tra gli strati G1-S2), al fine di ridurre l'impedenza del piano di potenza, ridurre l'impatto dell'alimentazione su S2; Quando i requisiti di costo sono elevati, la soluzione 1 può essere utilizzata, preferibilmente gli strati di cablaggio S1, S2, seguiti da S3, S4. Rispetto alla soluzione 1, la soluzione 2 assicura che l'alimentazione elettrica e il piano di terra siano adiacenti per ridurre l'impedenza dell'alimentazione elettrica, ma S1, S2, S3, S4 sono tutti esposti, solo S2 ha un piano di riferimento migliore;

Nei casi in cui i requisiti di segnale locali e piccoli sono più elevati, l'opzione 4 è più adatta dell'opzione 3. Può fornire un eccellente strato di cablaggio S2.*Scheda a otto strati: piano preferito 2, 3, piano disponibile 1Nel caso di un singolo alimentatore, la soluzione 2 riduce gli strati di cablaggio adiacenti rispetto alla soluzione 1, aumenta l'alimentazione principale adiacente al terreno corrispondente e assicura che tutti gli strati di segnale siano adiacenti al piano di terra. Il costo è: sacrificare uno strato di cablaggio; Nel caso di alimentazione elettrica, si consiglia la soluzione 3. L'opzione 3 tiene conto dei vantaggi dell'assenza di strati di cablaggio adiacenti, della struttura in laminato simmetrico e dell'alimentazione principale adiacente a terra, ma S4 dovrebbe ridurre il cablaggio chiave; Opzione 4: Nessun cablaggio adiacente, strati La struttura di tensione è simmetrica, ma l'impedenza del piano di potenza è alta; 3-4, 5-6 dovrebbero essere opportunamente aumentati e la spaziatura tra 2-3 e 6-7 dovrebbe essere ridotta; Opzione 5: rispetto all'opzione 4, garantisce che i piani di potenza e di terra siano adiacenti; ma S2 e S3 sono adiacenti e S4 utilizza P2 come piano di riferimento; ci sono meno cavi chiave nella parte inferiore e le linee tra S2 e S3

Quanto sopra è un'introduzione ai punti a cui gli ingegneri PCB devono prestare attenzione. Ipcb è fornito anche ai produttori di PCB e alla tecnologia di produzione PCB.