PCB Tecnico - Ottenere l'integrità del segnale PCB, solo 9 passi

Integrità del segnale (Signal Inte grity, SI) si riferisce alla qualità del segnale sulla linea del segnale, cioè alla capacità del segnale di rispondere con la corretta temporizzazione e tensione nel circuito. Se il segnale nel circuito può raggiungere il ricevitore con il tempo richiesto, la durata e l'ampiezza di tensione, può essere determinato che il circuito ha una buona integrità del segnale. Al contrario, quando il segnale non può rispondere normalmente, si verifica un problema di integrità del segnale.

I problemi di integrità del segnale possono causare o causare direttamente distorsioni del segnale, errori di temporizzazione, dati errati, indirizzi, linee di controllo ed errori di sistema e persino crash del sistema. Questo è diventato un problema molto notevole nella progettazione di prodotti ad alta velocità. Questo articolo introduce in primo luogo il problema dell'integrità del segnale PCB, quindi spiega i passaggi dell'integrità del segnale PCB e infine introduce come garantire l'integrità del segnale della progettazione PCB.

I problemi di integrità del segnale PCB includono:

I problemi di integrità del segnale PCB includono principalmente riflessione del segnale, crosstalk, ritardo del segnale e errori di temporizzazione.

1. Riflessione: Quando il segnale è trasmesso sulla linea di trasmissione, quando l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione sul PCB ad alta velocità non corrisponde all'impedenza della sorgente o all'impedenza di carico del segnale, il segnale rifletterà, causando la forma d'onda del segnale a sovrascrivere e sottoscrivere. Il fenomeno del suono. Overshoot (Overs hoot) si riferisce al primo picco (o valle) di una transizione del segnale, che è l'effetto di una tensione supplementare al di sopra del livello di potenza o al di sotto del livello del suolo di riferimento;

Sotto (sotto hoot) si riferisce alla valle successiva (o picco) di una transizione di segnale. L'eccessiva tensione di overshoot spesso colpisce per molto tempo per causare danni al dispositivo, il sottoshoot riduce il margine di rumore e l'suoneria aumenta il tempo necessario per la stabilizzazione del segnale, influenzando così la tempistica del sistema.

2. Crosstalk: Nel PCB, crosstalk si riferisce all'interferenza indesiderata del rumore causata dall'energia elettromagnetica alle linee di trasmissione adiacenti attraverso la capacità reciproca e l'accoppiamento di induttanza reciproca quando il segnale si propaga sulla linea di trasmissione. È il campo elettromagnetico causato da strutture diverse. Prodotto dall'interazione nella stessa area. La capacità reciproca induce la corrente di accoppiamento, che è chiamata crosstalk capacitivo; L'induttanza reciproca induce la tensione di accoppiamento, che è chiamata crosstalk induttivo. Sul PCB, il crosstalk è correlato alla lunghezza della traccia, alla spaziatura della linea del segnale e alla condizione del piano di terra di riferimento.

3. ritardo del segnale e errore di temporizzazione: Il segnale viene trasmesso sul cavo PCB ad una velocità limitata e il segnale viene inviato dall'estremità di guida all'estremità ricevente, durante il quale c'è un ritardo di trasmissione. Un ritardo eccessivo del segnale o una disallineazione del ritardo del segnale possono causare errori di temporizzazione e confusione delle funzioni del dispositivo logico.

L'analisi di progettazione del sistema digitale ad alta velocità dell'analisi dell'integrità del segnale può non solo migliorare efficacemente le prestazioni del prodotto, ma anche abbreviare il ciclo di sviluppo del prodotto e ridurre i costi di sviluppo. Con lo sviluppo di sistemi digitali nella direzione di alta velocità e alta densità, è molto urgente e necessario padroneggiare questo strumento di progettazione.

Nel miglioramento continuo e nel miglioramento del modello di analisi dell'integrità del segnale e dell'algoritmo di analisi del calcolo, il metodo di progettazione del sistema digitale che utilizza l'integrità del segnale per la progettazione e l'analisi del computer sarà ampiamente e ampiamente applicato.

Passi di integrità del segnale PCB

1. Preparazione prima della progettazione

Prima che inizi la progettazione, dobbiamo prima pensare e determinare la strategia di progettazione, in modo da guidare il lavoro come la selezione dei componenti, la selezione del processo e il controllo dei costi di produzione del circuito stampato. Per quanto riguarda la SI, è necessario condurre ricerche in anticipo per formare linee guida di pianificazione o progettazione per garantire che i risultati della progettazione non presentino evidenti problemi di SI, crosstalk o problemi di temporizzazione.

2. L'impilamento dei circuiti stampati

Alcuni team di progetto hanno una grande autonomia nel determinare il numero di strati PCB, mentre altri no. Pertanto, è importante capire dove ti trovi.

Altre domande importanti includono: Quali sono le tolleranze di produzione previste? Qual è la costante di isolamento prevista sul circuito stampato? Qual è l'errore ammissibile di larghezza e spaziatura della linea? Qual è l'errore ammissibile dello spessore e della spaziatura dello strato di terra e dello strato di segnale? Tutte queste lettere

Le informazioni possono essere utilizzate nella fase di pre-cablaggio.

Sulla base dei dati di cui sopra, è possibile scegliere di cascata. Si noti che quasi ogni PCB inserito in altri circuiti stampati o backplane ha requisiti di spessore e la maggior parte dei produttori di circuiti stampati hanno requisiti di spessore fissi per i diversi tipi di strati che possono produrre, il che limiterà notevolmente il numero di pile finali. Si consiglia di lavorare a stretto contatto con il produttore per definire il numero di cascate. Gli strumenti di controllo dell'impedenza devono essere utilizzati per generare intervalli di impedenza target per diversi strati e devono essere prese in considerazione le tolleranze di fabbricazione fornite dal fabbricante e l'influenza dei cavi adiacenti.

3. Controllo delle conversazioni incrociate e dell'impedenza

L'accoppiamento da linee di segnale adiacenti causerà crosstalk e cambierà l'impedenza della linea di segnale. L'analisi di accoppiamento delle linee di segnale parallele adiacenti può determinare la distanza "sicura" o prevista (o la lunghezza del cablaggio parallelo) tra le linee di segnale o tra vari tipi di linee di segnale.

Ad esempio, se si desidera limitare la crosstalk del nodo segnale clock-to-data a meno di 100mV, ma mantenere le tracce del segnale parallele, è possibile utilizzare calcoli o simulazioni per trovare la spaziatura minima consentita tra i segnali su un dato livello di cablaggio. Allo stesso tempo, se il design contiene nodi di impedenza importanti (o orologi o architettura dedicata di memoria ad alta velocità), è necessario posizionare il cablaggio su uno strato (o più strati) per ottenere l'impedenza desiderata.

4. Importanti nodi ad alta velocità

Ritardo e distorsione temporale sono fattori chiave che devono essere presi in considerazione nel routing dell'orologio. A causa dei severi requisiti di temporizzazione, tali nodi di solito devono utilizzare dispositivi di terminazione per ottenere la migliore qualità SI. Questi nodi dovrebbero essere determinati in anticipo e il tempo necessario per regolare il posizionamento dei componenti e il cablaggio dovrebbe essere pianificato al fine di regolare gli indicatori di progettazione dell'integrità del segnale.