PCB Tecnico - 20 domande sul cablaggio PCB

1. Quali problemi dovrebbero essere prestati attenzione quando il cablaggio del segnale ad alta frequenza? corrispondenza dell'impedenza della linea di segnale; l'isolamento spaziale da altre linee di segnale; per i segnali digitali ad alta frequenza, l'effetto della linea differenziale sarà migliore.

2. Nel layout della scheda, se i fili sono densi, ci possono essere più fori, che naturalmente influenzeranno le prestazioni elettriche della scheda. Come migliorare le prestazioni elettriche della scheda? Per i segnali a bassa frequenza, vias non importa. Per i segnali ad alta frequenza, ridurre al minimo i vias. Se ci sono molte linee, considerare schede multistrato PCB.

3. È meglio aggiungere più condensatori di disaccoppiamento sulla scheda PCB? Il condensatore di disaccoppiamento deve essere aggiunto con il valore appropriato nella posizione appropriata. Ad esempio, deve essere aggiunto alla porta di alimentazione del dispositivo analogico e diversi valori di capacità devono essere utilizzati per filtrare i segnali falsi di frequenze diverse.

4. Quali sono i criteri per una buona tavola? Il layout è ragionevole, la ridondanza di alimentazione del cavo di alimentazione è sufficiente, l'impedenza ad alta frequenza e il cablaggio a bassa frequenza sono concisi.

5. quanta influenza ha il foro passante e il foro cieco sulla differenza di segnale? Quali sono i principi applicati? L'uso di fori ciechi o fori sepolti è un metodo efficace per aumentare la densità delle schede multistrato, ridurre il numero di strati e le dimensioni della scheda e ridurre notevolmente il numero di fori placcati attraverso.

Tuttavia, in confronto, i fori passanti sono facili da implementare nel processo e a basso costo, quindi i fori passanti sono generalmente utilizzati nella progettazione.

6. Quando si tratta di sistemi ibridi analogico-digitali, alcune persone suggeriscono che lo strato elettrico dovrebbe essere diviso e il piano di terra dovrebbe essere rivestito di rame. Altri suggeriscono che lo strato di terra elettrico dovrebbe essere diviso e diversi motivi dovrebbero essere collegati al terminale di alimentazione, ma in questo modo il percorso di ritorno del segnale è lontano. Come scegliere il metodo appropriato per applicazioni specifiche? Se ci sono linee di segnale ad alta frequenza> 20MHz e la lunghezza e la quantità sono relativamente grandi, allora almeno due strati sono necessari per questo segnale analogico ad alta frequenza. Uno strato di linea di segnale, uno strato di terra di grande area e lo strato di linea di segnale deve perforare abbastanza vias a terra. Lo scopo è:

Per i segnali analogici, questo fornisce una corrispondenza completa del mezzo di trasmissione e dell'impedenza;

Il piano di terra isola i segnali analogici da altri segnali digitali;

Il loop di terra è abbastanza piccolo, perché hai fatto un sacco di vias, e il terreno è un grande piano.

7. nel circuito stampato, il plug-in di ingresso del segnale è sul bordo più sinistro del PCB e l'MCU è sulla destra, quindi nel layout, il chip di alimentazione stabilizzato è posizionato vicino al connettore (l'alimentazione IC esce 5V dopo un percorso relativamente lungo) MCU), o posizionare l'IC di potenza a destra del centro (la linea di uscita 5V dell'IC di potenza raggiunge l'MCU è relativamente breve, ma la linea di segmento di potenza in ingresso passa attraverso una scheda PCB relativamente lunga)? O c'è un layout migliore? In primo luogo, il plug-in di ingresso del segnale è un dispositivo analogico? Se si tratta di un dispositivo analogico, si raccomanda che il layout dell'alimentazione non influenzi il più possibile l'integrità del segnale della parte analogica. Pertanto, ci sono diverse considerazioni:Prima di tutto, il chip di alimentazione regolato è un alimentatore relativamente pulito, a bassa ondulazione? L'alimentazione della parte analogica ha requisiti relativamente elevati per l'alimentazione elettrica; Se la parte analogica e MCU sono lo stesso alimentatore, nella progettazione di circuiti ad alta precisione, si consiglia di separare l'alimentazione della parte analogica e la parte digitale; L'alimentazione alla parte digitale deve essere considerata per ridurre al minimo l'impatto sulla parte del circuito analogico.

8. Nell'applicazione della catena del segnale ad alta velocità, ci sono basi analogiche e digitali per più ASIC. Il terreno dovrebbe essere diviso o no? Quali sono gli orientamenti esistenti? Quale effetto è migliore? Finora non ci sono conclusioni. In circostanze normali, è possibile fare riferimento al manuale del chip. I manuali di tutti i chip ibridi ADI consigliano uno schema di messa a terra, alcuni sono consigliati per terreni comuni e altri sono consigliati per l'isolamento, a seconda del design del chip.

9. Quando dovrebbe essere considerata la stessa lunghezza della linea? Se si vuole considerare l'utilizzo di cavi di uguale lunghezza, qual è la differenza massima tra le lunghezze delle due linee di segnale? Come calcolare? Idea di calcolo della linea differenziale: Se un segnale sinusoidale viene trasmesso, la differenza di lunghezza è uguale alla metà della sua lunghezza d'onda di trasmissione e la differenza di fase è di 180 gradi. In questo momento, i due segnali sono completamente cancellati. Pertanto, la differenza di lunghezza in questo momento è il valore massimo. Per analogia, la differenza della linea di segnale deve essere inferiore a questo valore.

10. Che tipo di situazione è adatto per il routing serpentine ad alta velocità? Ci sono svantaggi? Ad esempio, per il cablaggio differenziale, i due insiemi di segnali devono essere ortogonali. Il routing della serpentina ha funzioni diverse a causa di diverse applicazioni: Se la traccia della serpentina appare nella scheda del computer, funziona principalmente come un'induttanza del filtro e l'impedenza di corrispondenza per migliorare la capacità anti-interferenza del circuito. Le tracce di serpentina nella scheda madre del computer sono utilizzate principalmente in alcuni segnali di clock, come PCI-Clk, AGPCIK, IDE, DIMM e altre linee di segnale.

Se è in una scheda PCB generale, oltre al ruolo di induttanza del filtro, può anche essere utilizzato come bobina di induttanza dell'antenna radio e così via. Ad esempio, è utilizzato come induttore in walkie-talkie 2.4G.

I requisiti di lunghezza del cablaggio per alcuni segnali devono essere rigorosamente uguali. La lunghezza di linea uguale delle schede PCB digitali ad alta velocità è quella di mantenere la differenza di ritardo di ogni segnale entro un intervallo per garantire la validità dei dati letti dal sistema nello stesso ciclo (la differenza di ritardo supera In un ciclo di clock, i dati del ciclo successivo saranno letti in modo errato). Ad esempio, ci sono 13 HUBLink nell'architettura INTELHUB, che utilizzano una frequenza di 233MHz. Essi devono essere rigorosamente uguali in lunghezza per eliminare i pericoli nascosti causati dal ritardo nel tempo. L'avvolgimento è l'unica soluzione. Generalmente, è richiesto che la differenza di ritardo non superi 1/4 ciclo di clock e la differenza di ritardo della linea per unità di lunghezza è anche fissa. Il ritardo è correlato alla larghezza della linea, alla lunghezza della linea, allo spessore del rame e alla struttura dello strato, ma le linee eccessivamente lunghe aumenteranno la capacità distribuita e l'induttanza distribuita., La qualità del segnale è diminuita. Pertanto, i perni IC dell'orologio sono generalmente terminati, ma la traccia del serpente non agisce come induttanza. Al contrario, l'induttanza sposterà lo spostamento di fase delle armoniche superiori nel bordo ascendente del segnale, causando il deterioramento della qualità del segnale. Pertanto, la spaziatura della linea serpentina deve essere almeno il doppio della larghezza della linea. Più piccolo è il tempo di salita del segnale, più suscettibile all'influenza della capacità distribuita e dell'induttanza distribuita.

La traccia serpentina agisce come filtro LC a parametro distribuito in alcuni circuiti speciali.

11. Quando si progetta PCB, come considerare la compatibilità elettromagnetica EMC / EMI e quali aspetti devono essere considerati in dettaglio? Quali misure vengono adottate? La progettazione EMI/EMC deve considerare la posizione del dispositivo, la disposizione dello stack PCB, il routing di connessioni importanti e la selezione del dispositivo all'inizio del layout. Ad esempio, la posizione del generatore di orologio non dovrebbe essere vicina al connettore esterno. I segnali ad alta velocità dovrebbero andare allo strato interno il più possibile. Prestare attenzione alla caratteristica corrispondenza dell'impedenza e alla continuità dello strato di riferimento per ridurre i riflessi. La velocità di rotazione del segnale spinto dal dispositivo dovrebbe essere il più piccolo possibile per ridurre l'altezza. I componenti di frequenza, quando si sceglie un condensatore di disaccoppiamento / bypass, prestare attenzione a se la sua risposta in frequenza soddisfa i requisiti per ridurre il rumore sul piano di potenza. Inoltre, prestare attenzione al percorso di ritorno della corrente del segnale ad alta frequenza per rendere l'area del ciclo il più piccola possibile (cioè, l'impedenza del ciclo il più piccola possibile) per ridurre le radiazioni. Il terreno può anche essere diviso per controllare la gamma di rumore ad alta frequenza. Infine, scegliere correttamente il terreno del telaio tra il PCB e l'alloggiamento.

12. A cosa devo prestare attenzione nella progettazione della linea di trasmissione del circuito a banda larga RF PCB? Come impostare il foro di terra della linea di trasmissione è più appropriato, è necessario progettare l'impedenza corrispondente a te stesso o cooperare con il produttore di elaborazione PCB? Ci sono molti fattori da considerare in questo problema. Ad esempio, i vari parametri dei materiali PCB, il modello della linea di trasmissione finalmente stabilito in base a questi parametri, i parametri del dispositivo, ecc. La corrispondenza di impedenza è generalmente progettata secondo le informazioni fornite dal produttore.

13. Quando i circuiti analogici e i circuiti digitali coesistono, ad esempio, una metà è la parte del circuito digitale di FPGA o microcomputer a chip singolo, e l'altra metà è la parte del circuito analogico del DAC e relativo amplificatore. Ci sono molti alimentatori di vari valori di tensione. Quando si incontrano alimentatori di valori di tensione utilizzati sia in circuiti digitali che analogici, è possibile utilizzare un alimentatore comune? Quali abilità ci sono nel cablaggio e nella disposizione delle perle magnetiche? Generalmente non è consigliabile utilizzare questo modo perché sarà più complicato e difficile da eseguire il debug.

14. Quando si progettano PCB multistrato ad alta velocità, qual è la base principale per la selezione di pacchetti per dispositivi quali resistenze e condensatori? Quali pacchetti sono comunemente usati, potete darmi alcuni esempi? 0402 è comunemente usato nei telefoni cellulari; 0603 è comunemente usato nei moduli di segnale ad alta velocità generali; La base è che più piccolo è il pacchetto, più piccoli sono i parametri parassitari. Naturalmente, lo stesso pacchetto di produttori diversi ha grandi differenze nelle prestazioni ad alta frequenza. Si consiglia di utilizzare componenti speciali ad alta frequenza in posizioni chiave.

15. Generalmente, nella progettazione del doppio pannello, dovrebbe la linea del segnale o la linea di terra essere presa prima? Questo dovrebbe essere considerato in modo esauriente. Nel caso di considerare prima il layout, prendere in considerazione il routing.

16. Quando si progettano PCB multistrato ad alta velocità, quale dovrebbe essere la questione più importante? Puoi fare una soluzione dettagliata al problema? La cosa più importante a cui prestare attenzione è il design, cioè come dividere le linee di segnale, linee elettriche, linee di terra e di controllo su ogni livello. Il principio generale è che il segnale analogico e il segnale analogico a terra devono essere almeno uno strato separato. Si consiglia inoltre di utilizzare uno strato separato per l'alimentazione elettrica.

17. Quando dovrei usare schede a 2 strati, 4 strati e 6 strati? Esistono restrizioni tecniche rigorose (escluse le ragioni di volume)? La frequenza della CPU o la frequenza di interazione dei dati con dispositivi esterni è lo standard? L'uso di una scheda multistrato può fornire prima un piano di terra completo e può fornire più strati di segnale per facilitare il cablaggio. Per le applicazioni in cui la CPU deve controllare dispositivi di archiviazione esterni, si deve considerare la frequenza di interazione. Se la frequenza è elevata, deve essere garantito un piano di terra completo. Inoltre, le linee di segnale dovrebbero essere mantenute la stessa lunghezza.

18. Come analizzare l'influenza del cablaggio PCB sulla trasmissione del segnale analogico e come distinguere se il rumore introdotto durante la trasmissione del segnale è causato da cablaggio o dispositivo op amp? Questo è difficile da distinguere e l'unico modo per evitare il rumore supplementare introdotto dal cablaggio può essere attraverso il cablaggio PCB.

19. Per PCB multistrato ad alta velocità, quali sono le impostazioni appropriate della larghezza della linea per linee elettriche, linee di terra e linee di segnale? Quali sono le impostazioni comuni? Puoi fare un esempio? Ad esempio, come impostare la frequenza di lavoro a 300Mhz? Per i segnali 300MHz, la simulazione dell'impedenza deve essere effettuata per calcolare la larghezza della linea e la distanza tra la linea e il suolo; la linea elettrica deve determinare la larghezza della linea in base alle dimensioni della corrente. Nel caso del PCB a segnale misto, la "linea" non è generalmente utilizzata per rappresentare il terreno, ma l'intero piano, in modo da garantire che la resistenza del ciclo sia minima e vi sia un piano completo sotto la linea del segnale.

20. che tipo di layout può raggiungere il miglior effetto di dissipazione del calore? Ci sono tre fonti principali di calore nel PCB: il riscaldamento di componenti elettronici; il riscaldamento del PCB stesso; e il calore trasferito da altre parti.

Tra le tre fonti di calore, i componenti generano la maggiore quantità di calore e sono la principale fonte di calore, seguita dal calore generato dalla scheda PCB. Il calore trasferito dall'esterno dipende dal design termico complessivo dell'impianto e non è considerato per il momento.

Quindi lo scopo della progettazione termica è quello di adottare misure e metodi appropriati per ridurre la temperatura dei componenti e la temperatura della scheda PCB, in modo che il sistema possa funzionare normalmente a una temperatura adeguata. Si ottiene principalmente riducendo la generazione di calore e accelerando la dissipazione del calore.