PCB Tecnico - Quiz sulle abilità di layout PCB e routing 1

Quiz sulle abilità di layout PCB e routing 1

Nella progettazione di prodotti elettronici, il layout e il routing PCB sono un passo importante e la qualità del layout e del routing PCB influenzeranno direttamente le prestazioni del circuito.

Ora, anche se ci sono un sacco di software in grado di realizzare il posizionamento e il routing automatici PCB. Tuttavia, poiché la frequenza del segnale continua ad aumentare, in molti casi, gli ingegneri devono comprendere i principi e le tecniche di base del layout e del routing PCB al fine di rendere i loro progetti perfetti.

Quanto segue copre i principi di base pertinenti e le capacità di progettazione del layout PCB e risponde a domande difficili sul layout PCB sotto forma di domanda e risposta.

1. Domanda: A quali problemi si dovrebbe prestare attenzione quando si cablano segnali ad alta frequenza?

Risposta: L'impedenza della linea del segnale è abbinata; lo spazio è isolato da altre linee di segnale; per i segnali digitali ad alta frequenza, l'effetto della linea differenziale sarà migliore.

2. Domanda: Nel layout della scheda, se i fili sono densi, ci possono essere più vias, che naturalmente influenzeranno le prestazioni elettriche della scheda. Come posso migliorare le prestazioni elettriche della scheda?

Risposta: Per i segnali a bassa frequenza, i vias non hanno importanza. Per i segnali ad alta frequenza, ridurre al minimo i vias. Se ci sono molte linee, prendere in considerazione schede multistrato.

3. Domanda: È meglio aggiungere più condensatori di disaccoppiamento sulla scheda?

Risposta: Il condensatore di disaccoppiamento deve essere aggiunto con il valore appropriato nella posizione appropriata. Ad esempio, aggiungilo alla porta di alimentazione del tuo dispositivo analogico e devi utilizzare diversi valori di capacità per filtrare i segnali falsi di frequenze diverse.

4. Domanda: Quali sono gli standard per una buona tavola?

Risposta: Il layout è ragionevole, la ridondanza di potenza della linea elettrica è sufficiente, l'impedenza di impedenza ad alta frequenza e il cablaggio a bassa frequenza sono semplici.

5. Domanda: quanta influenza ha il foro passante e il foro cieco sulla differenza di segnale? Quali sono i principi applicati?

Risposta: L'uso di fori ciechi o fori sepolti è un modo 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. Domanda: 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, e alcune persone suggeriscono che lo strato di terra elettrico dovrebbe essere diviso e diversi motivi dovrebbero essere collegati al terminale della fonte di alimentazione, ma questo restituirà il segnale come scegliere il metodo appropriato per applicazioni specifiche?

Risposta: Se hai una linea di segnale ad alta frequenza> 20MHz e la lunghezza e la quantità sono relativamente grandi, allora hai bisogno di almeno due strati per questo segnale analogico ad alta frequenza. Uno strato di linee di segnale, uno strato di terra di grande area e lo strato di linea di segnale devono 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. Domanda: Nel circuito stampato, il plug-in di ingresso del segnale è sul bordo sinistro del PCB e l'MCU è sulla destra. Quindi il chip di alimentazione stabilizzato viene posizionato vicino al plug-in durante il layout (l'uscita 5V di alimentazione IC viene raggiunta dopo un percorso relativamente lungo MCU), o posizionare l'IC di alimentazione a destra del centro (la linea di uscita 5V dell'IC di alimentazione è più breve quando raggiunge l'MCU, ma la linea di alimentazione in ingresso passa attraverso una scheda PCB più lunga)? O c'è un layout migliore?

Risposta: Prima di tutto, il vostro cosiddetto plug-in di ingresso del segnale è un dispositivo analogico? Se si tratta di un dispositivo analogico, si consiglia che il layout dell'alimentatore non influenzi il più possibile l'integrità del segnale della parte analogica. Vi sono quindi diverse considerazioni:

Prima di tutto, se il vostro chip di alimentazione regolato è un alimentatore relativamente pulito con bassa ondulazione. Per l'alimentazione della parte analogica, i requisiti per l'alimentazione elettrica sono relativamente elevati;

Se la parte analogica e il vostro MCU sono lo stesso alimentatore, nella progettazione di circuito alto, 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. Domanda: Nell'applicazione della catena del segnale ad alta velocità, ci sono terra analogica e terra digitale per ASIC multipli. Il terreno è diviso o non diviso? Quali sono gli orientamenti esistenti? Quale effetto è migliore?

Risposta: Finora non c'è alcuna conclusione. 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. Dipende dal design del chip.

9. Domanda: Quando dovrebbe essere considerata la stessa lunghezza della linea? Se si desidera considerare l'utilizzo di fili di uguale lunghezza, quanto può la differenza tra le lunghezze dei due fili di segnale non superare? Come calcolare?

Risposta: idea di calcolo della linea differenziale: Se trasmetti un segnale sinusoidale, 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. Quindi la differenza di lunghezza in questo momento è il valore. Per analogia, la differenza della linea di segnale deve essere inferiore a questo valore.

10. Q: Che tipo di situazione è adatto per l'instradamento della serpentina ad alta velocità? Ci sono svantaggi, ad esempio, per il cablaggio differenziale, i due insiemi di segnali devono essere ortogonali?

Risposta: Il routing della serpentina ha diverse funzioni a causa di diverse applicazioni:

Se la traccia del serpente appare nella scheda del computer, svolge principalmente un ruolo di induttanza del filtro e corrispondenza dell'impedenza 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 viene utilizzato in una scheda PCB generale, oltre all'induttanza del filtro, può anche essere utilizzato come bobina di induttanza dell'antenna radio e così via. Ad esempio, viene 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 pin IC dell'orologio sono generalmente collegati; Al contrario, l'induttanza causerà lo spostamento di fase delle armoniche più alte nel bordo ascendente del segnale, causando il deterioramento della qualità del segnale, quindi la spaziatura della linea serpentina deve essere inferiore al 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.