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I problemi che dovrebbero essere affrontati nella progettazione dei circuiti stampati digitali ad alta velocità sono chiariti in dettaglio e quali saranno gli aspetti interessati dai circuiti digitali ad alta velocità nel sistema di bordo dei treni, nonché le ragioni di tali effetti. Occorre adottare diversi approcci. La pratica ha dimostrato che il circuito progettato con questi metodi può migliorare notevolmente le prestazioni anti-interferenza del prodotto. Con lo sviluppo continuo della scienza e della tecnologia, anche il treno si sta sviluppando ad alta velocità e il circuito digitale ad alta velocità viene gradualmente adottato nel sistema di bordo del treno. Ci sono molte fonti di interferenza sul treno, comprese le interferenze elettromagnetiche generate da vari trasformatori, ventilatori, pantografi, compressori d'aria, ecc., che influenzano il normale funzionamento dei circuiti digitali ad alta velocità nel treno. Inoltre, al fine di garantire il comfort dell'ambiente di guida e dell'ambiente di lavoro, l'auto è anche dotata di varie apparecchiature elettriche come condizionatori d'aria, riscaldatori elettrici, ventilatori, ecc., che generano anche radiazioni elettromagnetiche esternamente, che influisce sul normale funzionamento dei circuiti digitali ad alta velocità. Pertanto, in un ambiente così complesso sui treni, sarà particolarmente importante garantire l'affidabilità dei segnali digitali ad alta velocità. Se questi problemi non vengono gestiti correttamente, porterà a distorsioni del segnale, errori di temporizzazione, instabilità del sistema e molte altre situazioni, che porteranno perdite inestimabili. Al fine di garantire il normale funzionamento dei sistemi di comunicazione, di controllo e di altri sistemi, la progettazione anti-interferenza dell'apparecchiatura è importante quanto la progettazione funzionale. All'inizio della progettazione, deve essere considerata la soppressione delle interferenze del circuito digitale, altrimenti è difficile soddisfare i requisiti anti-interferenza dei circuiti digitali ad alta velocità. Pertanto, è necessario migliorare la capacità anti-interferenza del circuito stampato digitale e ridurre la radiazione del circuito ed evitare di adottare le misure correttive per l'anti-interferenza del circuito stampato dopo il completamento della progettazione.
1. Il modo di interferenzaCi sono tre modi di base di formazione di interferenza: fonte di interferenza, percorso di accoppiamento e fonte sensibile. Questi aspetti sono descritti di seguito.1.1 Percorso di accoppiamento di interferenza della scheda PCB L'interferenza sul circuito stampato comprende principalmente interferenza di modo comune e interferenza di modo differenziale. L'interferenza della modalità differenziale è generata dal loop del segnale e l'interferenza della modalità comune è generata dalla corrente della modalità comune sul cavo. Per il circuito stampato, si riferisce principalmente alla sua interferenza di modo differenziale, perché la gamma di frequenza della sua interferenza di modo differenziale è l'intera banda di frequenza occupata dal segnale del circuito. Tutti i tipi di interferenza, che colpisce il normale sistema di lavoro. Il metodo principale per ridurre le interferenze in modalità differenziale è quello di ridurre al minimo la lunghezza di traccia e ridurre l'area del loop del segnale durante il cablaggio.1.2 Il metodo di generazione delle sorgenti di interferenza sulla scheda PCB Le ragioni principali di vari tipi di interferenza nei circuiti digitali ad alta velocità sono la frequenza intrinseca del rumore dell'alimentatore stesso e vari cambiamenti in di/dt e du/dt su esterni circuiti. Tutti i tipi di carichi capacitivi e induttivi sulla linea, quindi quando il segnale salta, verrà generato un picco per formare rumore e questi rumori saranno condotti lungo il circuito attraverso il ciclo di corrente di ogni circuito, quindi il rumore intrinseco dell'alimentatore stesso e il rumore vario causato da transizioni digitali ad alta velocità. Il disaccoppiamento e il filtraggio sono il modo migliore per sopprimere il rumore generato dal circuito stesso o da vari tipi di segnali di mutazione. Questo non solo riduce il proprio rumore, ma assorbe anche le influenze esterne su di esso e migliora la sua capacità anti-interferenza.1.3 Fonti sensibili sulla scheda PCB Le sorgenti sensibili di segnali digitali ad alta velocità si riferiscono principalmente a oggetti suscettibili a interferenze esterne, come: convertitori A/D, D/A, controllori logici, microcontrollori, oscillatori di cristallo, IC digitali, Amplificatori di segnale deboli, ecc La stabilità di questi dispositivi è direttamente correlata alla stabilità e alla precisione del funzionamento del sistema del circuito stampato. Pertanto, è necessario proteggere correttamente queste fonti sensibili e migliorare la loro capacità anti-interferenza.2. Migliorare le misure anti-interferenza della scheda PCB 2.1 Ridurre il ciclo di accoppiamentoIl metodo principale per ridurre l'accoppiamento è ridurre l'area del ciclo di segnale, tra cui l'area del ciclo del cavo di terra, l'alimentazione elettrica, La sorgente di segnale sensibile e il bordo della scheda dovrebbero essere risolti principalmente.1) Ridurre il cavo di massa e il ciclo di accoppiamento di potere L'impedenza del filo di terra è la causa principale del rumore del filo di terra sul circuito stampato, quindi l'impedenza del filo di terra dovrebbe essere minimizzata e il piano di terra o la terra della griglia può essere utilizzato. Per i circuiti stampati digitali ad alta velocità, le schede multistrato dovrebbero essere utilizzate per ridurre l'area del ciclo e lo strato medio dovrebbe essere utilizzato come alimentatore o strato di terra e la distanza tra gli strati adiacenti all'alimentazione elettrica e il terreno dovrebbe essere il più piccola possibile; lasciare che ogni livello di segnale abbia un terreno corrispondente L'area dell'anello formato dalla linea di segnale e dal suo anello di terra dovrebbe essere il più piccolo possibile. Più piccola è l'area dell'anello, meno interferenze esterne. In considerazione di questa caratteristica, durante la divisione del piano di terra, la distribuzione del piano di terra e le tracce importanti del segnale dovrebbero essere prese in considerazione per prevenire problemi causati dalla fessurazione del piano di terra, ecc., le linee di segnale non possono attraversare l'area di separazione tra il piano di terra e il piano di potenza per impedire la formazione di grande ritorno al suolo. Allo stesso tempo, lo strato di potenza dovrebbe essere ritratto di circa 3 mm dallo strato di terra, in modo che più del 70% dell'interferenza di potenza possa essere soppressa. 2) Ridurre il ciclo di accoppiamento del segnale sorgente sensibile Per i segnali sensibili quali i segnali periodici, quali i segnali di clock, i segnali analogici e i segnali di basso ordine del bus di indirizzo, l'interferenza è forte, che è anche la chiave per progettare circuiti digitali ad alta velocità. Il cablaggio dei segnali chiave sulla scheda stampata deve essere instradato secondo il principio di alto a basso (metodo di ordinamento: alto a basso: segnale analogico - segnale di reset - I2C - segnale orologio - segnale di lettura e scrittura - alta velocità, segnale radio frequenza - bus dati - bus di indirizzo ); il cablaggio del segnale chiave dovrebbe andare allo strato interno per quanto possibile; e un piccolo condensatore dovrebbe essere collegato in parallelo per il filtraggio; lo strato di segnale può essere instradato in parallelo solo attraverso i due strati separati dal piano di terra; la linea di segnale deve essere il più breve possibile; I componenti del collegamento ad alta frequenza sulla scheda stampata devono essere il più vicino possibile alle tracce per ridurre i parametri di distribuzione e le interferenze elettromagnetiche dei segnali ad alta frequenza, in modo da migliorare la capacità anti-interferenza delle sorgenti di segnale sensibili.3) Ridurre il ciclo di accoppiamento al bordo del circuito stampato Se l'elaborazione del bordo del circuito stampato è ragionevole determina se l'interferenza esterna del segnale può essere soppressa in modo più efficace. Per evitare che il circuito digitale ad alta velocità interferisca con l'esterno attraverso il bordo della scheda, la sua posizione di cablaggio dovrebbe essere rigorosamente controllata e dovrebbe essere il più vicino possibile all'interno della scheda stampata. Le linee di segnale con forti interferenze come ad alta frequenza non dovrebbero andare al bordo della scheda per evitare la mancanza di un corrispondente loop di accoppiamento a terra, con conseguente perdita di interferenza esterna del segnale.2.2 Sopprimere le fonti di interferenzaSopprimere la fonte di interferenza è ridurre l'influenza della fonte di interferenza du/dt e di/dt il più possibile. La riduzione del du/dt della sorgente di interferenza si ottiene principalmente collegando condensatori in parallelo ad entrambe le estremità della sorgente di interferenza e aggiungendo disaccoppiamento e filtraggio. La riduzione del di/dt della sorgente di interferenza è ottenuta principalmente mediante
