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In termini di applicazioni dei circuiti stampati, i pacchetti BGA hanno le caratteristiche di alto tasso di successo, basso tasso di riparazione e alta affidabilità e sono sempre più ampiamente utilizzati. Cioè, la progettazione a livello di scheda coinvolge molte tecniche di progettazione di circuiti digitali ad alta velocità. Nei sistemi ad alta velocità, la generazione di interferenze sonore è il fattore di influenza, e i circuiti ad alta frequenza generano anche radiazioni e collisioni, mentre velocità di bordo più veloci generano squillo, riflessi e crosstalk. Se la particolarità del layout del segnale ad alta velocità e del cablaggio non è considerata, il circuito stampato progettato non funzionerà correttamente. Pertanto, la progettazione di successo della scheda PCB è un collegamento molto critico nel processo di progettazione del circuito DSP.
1. Effetto della linea di trasmissione 1.1 Integrità del segnale L'integrità del segnale comprende principalmente riflessione, squillo, rimbalzo a terra e crosstalk. Le tracce sul PCB possono essere equivalenti alle strutture in serie e parallele di condensatori, resistenze e induttori mostrate nella Figura 1. Valore tipico della resistenza di serie 0.25D./R-4). 55DJft, la resistenza parallela è solitamente molto alta. Dopo aver aggiunto resistenza parassitaria, capacità e induttanza alla connessione PCB effettiva, l'impedenza finale sulla connessione è chiamata impedenza caratteristica zo. Se l'impedenza della linea di trasmissione e dell'estremità ricevente non corrispondono, ciò può causare riflessi e oscillazioni del segnale. Circuito equivalente di tracce PCB: cambiamenti nella geometria di routing, terminazione errata del cavo, trasmissione attraverso connettori e discontinuità nel piano di potenza possono tutti causare riflessi. Overshoot e undershoot sono generati quando il segnale cambia sui bordi in salita e in caduta del livello, che genererà istantaneamente glitch più alti o inferiori al livello stabile, che possono facilmente danneggiare il dispositivo. Il squillo e l'squillo del segnale sono causati da induttanza e capacità improprie sulla linea, rispettivamente. La suoneria può essere ridotta con la corretta terminazione. Quando c'è una grande sovratensione di corrente nel circuito, causerà rimbalzo a terra. Se una grande corrente transitoria scorre attraverso il piano di potenza del chip e della scheda, l'induttanza parassitaria e la resistenza tra il pacchetto del chip e il piano di alimentazione causeranno rumore dell'alimentazione elettrica. Il crosstalk è un problema di accoppiamento tra due linee di segnale e l'induttanza reciproca e la capacità reciproca tra le linee di segnale causano rumore sulla linea. L'accoppiamento capacitivo induce la corrente di accoppiamento, mentre l'accoppiamento induttivo induce la tensione di accoppiamento. I parametri dello strato PCB, la distanza tra le linee di segnale, le caratteristiche elettriche dell'estremità motrice e dell'estremità ricevente e il metodo di terminazione del cavo hanno tutti una certa influenza sul crosstalk.
1.2 SolutioneAlcune misure da adottare per risolvere problemi comuni: il piano di potenza non limita la direzione del flusso corrente e la linea di ritorno può seguire il percorso di impedenza, cioè vicino alla linea del segnale. Questo potrebbe creare loop attuali, che sarebbe la strada da percorrere per un sistema ad alta velocità. Tuttavia, lo strato di alimentazione non elimina il disordine della linea e se non si presta attenzione al percorso di distribuzione dell'energia, tutti i sistemi generano rumore e causano errori. Pertanto, sono necessari filtri speciali, implementati da condensatori bypass. Generalmente, un condensatore da 1 a 1Op.F è posizionato sull'estremità di ingresso di potenza della scheda e un condensatore da 0.01p.F a U0.1 è posizionato tra i pin di alimentazione e di massa di ogni dispositivo attivo sulla scheda. Il condensatore di bypass agisce come un filtro. Il grande condensatore (10aF) è posizionato all'ingresso di alimentazione per filtrare il rumore a bassa frequenza (60Hz) generato all'esterno della scheda. Il rumore generato dai componenti attivi sulla scheda sarà a 100MHz o superiore. Per generare armoniche, i condensatori di bypass posizionati tra ogni chip sono di solito molto più piccoli dei condensatori posti all'ingresso di potenza sulla scheda. Secondo l'esperienza, se il design è misto con analogico e digitale, la scheda PCB è divisa in parti analogiche e digitali, il dispositivo analogico è posizionato nella parte analogica, il dispositivo digitale è posizionato nella parte digitale e il convertitore A/D è posizionato in tutta l'area. Il segnale analogico e il segnale digitale sono instradati nelle rispettive aree per garantire che la corrente di ritorno del segnale digitale non fluisca nel terreno del segnale analogico. Bypass e disaccoppiamento sono per impedire il trasferimento di energia da un circuito all'altro. L'attenzione dovrebbe essere prestata alle tre aree del circuito dello strato di alimentazione, dello strato di fondo, dei componenti e della connessione di alimentazione interna. Cercate di allargare la larghezza dell'alimentatore e del cavo di terra. Il cavo di terra è più ampio della linea di alimentazione. "0.07mm, il cavo di alimentazione è 1.2"-2.5 n'Lrfl. Utilizzare uno strato di rame di grande area come filo di terra e collegare i luoghi inutilizzati sulla scheda stampata a terra come filo di terra. O fare una scheda multistrato, alimentazione elettrica, filo di terra ciascuno occupano uno strato. Configurare un condensatore ceramico 0,01 core per ogni chip IC. Se lo spazio del circuito stampato è troppo piccolo per adattarsi, un condensatore elettrolitico al tantalio core 1-10 può essere configurato per ogni 4-10 chip. L'impedenza ad alta frequenza di questo dispositivo è particolarmente piccola e l'impedenza è nell'intervallo di 500kI-Iz-20MHz. Meno di lQ, e la corrente di perdita è molto piccola (sotto O.5LlA). Il condensatore filtro di disaccoppiamento deve essere installato vicino al circuito integrato e sforzarsi di avere un cavo condensatore corto e una piccola area passante di corrente transitoria, in particolare il condensatore bypass ad alta frequenza non può avere un cavo. Quando il sistema funziona a 50MHz, ci saranno effetti della linea di trasmissione e problemi di integrità del segnale e le misure tradizionali possono essere utilizzate per ottenere risultati soddisfacenti; e quando l'orologio di sistema raggiunge 120MHz, è necessario considerare l'uso della conoscenza di progettazione del circuito ad alta velocità. Altrimenti, sulla base di metodi tradizionali La scheda PCB progettata non funzionerà correttamente. Pertanto, la progettazione del circuito PCB ad alta velocità è diventata una tecnologia di progettazione che i progettisti di sistemi elettronici devono padroneggiare.2. Tecnologia di progettazione del circuito di segnale ad alta velocità della scheda PCB 2.1 Routing del segnale ad alta velocità L'uso di schede multistrato per il cablaggio del segnale ad alta velocità non è solo necessario per il cablaggio, ma anche un mezzo efficace per ridurre le interferenze. È necessario scegliere il numero di strati ragionevolmente per ridurre la dimensione del bordo stampato, fare pieno uso dello strato intermedio per impostare la schermatura e realizzare la messa a terra più vicina, che può efficacemente ridurre l'induttanza parassitaria, accorciare la lunghezza di trasmissione del segnale, ridurre l'interferenza incrociata tra i segnali, ecc., tutti molto importanti per i circuiti ad alta velocità. L'affidabilità del lavoro è vantaggiosa. Secondo alcuni dati, il rumore della scheda a quattro strati è 20 dB inferiore a quello della scheda a due lati quando lo stesso materiale è utilizzato negli Atti della 248 Ottava Conferenza Nazionale di Scambio Accademico di Elettronica e Impulso Elettromagnetico resistente alle Radiazioni. Meno il piombo è piegato, meglio è. Adotta una linea retta completa e deve essere girata. Può essere girato da una linea rotta di 45 gradi o da un arco, che può ridurre l'emissione esterna e l'accoppiamento reciproco dei segnali ad alta velocità e ridurre la radiazione e la riflessione dei segnali. I cavi tra i pin dei dispositivi a circuito ad alta velocità dovrebbero essere il più corti possibile. Più lungo è il cavo di piombo, più grande sarà l'induttanza distribuita e la capacità distribuita, che causerà riflessione e oscillazione nel sistema di circuito ad alta velocità. Meno è l'alternanza di strati di piombo tra i pin dei dispositivi a circuito ad alta velocità, meglio è, cioè, meno vias utilizzati nel processo di connessione dei componenti, meglio è. Secondo la misura, un foro via può portare circa 0,5pF di capacità distribuita, che porta ad un aumento significativo del ritardo del circuito. Nel cablaggio dei circuiti ad alta velocità, si dovrebbe prestare attenzione alla "interferenza incrociata" introdotta dal cablaggio parallelo delle linee di segnale in prossimità. Se la distribuzione parallela non può essere evitata, una grande area di "terra" può essere disposta sul lato opposto delle linee di segnale parallele per ridurre le interferenze. Su due strati adiacenti, le direzioni delle tracce devono essere perpendicolari l'una all'altra. Le misure per circondare il cavo di terra sono attuate per linee di segnale o unità locali particolarmente importanti. Un cavo di terra protettivo può essere aggiunto alla periferia mentre le tracce del segnale come i segnali di orologio e i segnali analogici ad alta velocità non sono facilmente disturbati e i fili del segnale da proteggere possono essere inseriti nel mezzo. Varie tracce di segnale non possono formare loop, e i fili di terra non possono formare loop di corrente.
