PCB Tecnico - L'essenza della tecnologia di progettazione PCB

Informazioni sulla selezione del materiale PCB a circuito misto e considerazioni di cablaggio

Domanda: Nelle apparecchiature di comunicazione wireless odierne, la parte a radiofrequenza adotta spesso una struttura miniaturizzata dell'unità esterna, mentre la parte a radiofrequenza, la parte a frequenza intermedia dell'unità esterna e la parte del circuito a bassa frequenza che monitora l'unità esterna sono spesso dispiegate sullo stesso PCB. Scusami, quali sono i requisiti materiali per tale cablaggio PCB? Come evitare che i circuiti a radiofrequenza, a frequenza intermedia e a bassa frequenza interferiscano tra loro?

Risposta: La progettazione del circuito ibrido è un grande problema ed è difficile avere una soluzione perfetta. Generalmente, il circuito di radiofrequenza è organizzato e cablato come una scheda singola indipendente nel sistema e c'è anche una speciale cavità schermata. Inoltre, il circuito di radiofrequenza è generalmente unilaterale o bifacciale e il circuito è relativamente semplice, tutti utilizzati per ridurre l'influenza sui parametri di distribuzione del circuito di radiofrequenza e migliorare la coerenza del sistema di radiofrequenza. Rispetto ai materiali FR4 generali, i circuiti stampati RF tendono ad utilizzare substrati ad alto Q. Questo materiale ha una costante dielettrica relativamente piccola, una piccola capacità distribuita della linea di trasmissione, alta impedenza e piccolo ritardo di trasmissione del segnale.

Nella progettazione di circuiti ibridi, sebbene la radiofrequenza e i circuiti digitali siano costruiti sullo stesso PCB, sono generalmente divisi in area del circuito di radiofrequenza e area del circuito digitale e sono disposti e instradati separatamente. Utilizzare la messa a terra tramite nastro adesivo e scatola di schermatura per schermare tra di loro.

Per quanto riguarda i metodi e le regole di terminazione di input e output

Domanda: Nel moderno design PCB ad alta velocità, al fine di garantire l'integrità del segnale, è spesso necessario terminare l'ingresso o l'uscita del dispositivo. Quali sono i metodi di risoluzione? Quali fattori determinano il modo di recesso? Quali sono le regole?

Risposta: Terminale, chiamato anche matching. Generalmente, ci sono corrispondenze attive e corrispondenze terminali in base alla posizione corrispondente. La corrispondenza del terminale sorgente è generalmente corrispondenza delle serie di resistenza e la corrispondenza del terminale è generalmente corrispondenza parallela. Ci sono molti modi, tra cui resistenza pull-up, resistenza pull-down, Thevenin matching, AC matching e Schottky diodi matching. Il metodo di corrispondenza è generalmente determinato dalle caratteristiche del BUFFER, dalle condizioni topologiche, dai tipi di livello e dai metodi di giudizio, e anche il ciclo di lavoro del segnale, il consumo di energia del sistema, ecc. L'aspetto più critico del circuito digitale è il problema della tempistica. Lo scopo di aggiungere matching è quello di migliorare la qualità del segnale e ottenere un segnale determinabile al momento della decisione. Per i segnali validi a livello, la qualità del segnale è stabile sotto la premessa di garantire l'installazione e il tempo di attesa; per i segnali validi, la velocità di ritardo del cambio del segnale soddisfa i requisiti in base alla premessa di garantire la monotonia del ritardo del segnale.

A quali problemi bisogna prestare attenzione quando si tratta di densità di cablaggio?

Domanda: Quando la dimensione del circuito stampato è fissa, se il design deve ospitare più funzioni, è spesso necessario aumentare la densità di traccia del PCB, ma questo può aumentare l'interferenza reciproca delle tracce, e allo stesso tempo, l'impedenza delle tracce è troppo sottile Non può essere abbassata. Quali sono le competenze nella progettazione PCB ad alta densità ad alta velocità (》100MHz)?

Risposta: Quando si progettano PCB ad alta velocità e ad alta densità, l'interferenza crosstalk (interferenza crosstalk) ha davvero bisogno di un'attenzione speciale, perché ha un grande impatto sulla tempistica e sull'integrità del segnale. Ecco alcuni punti per l'attenzione: 1. Controllare la continuità e l'abbinamento dell'impedenza caratteristica della traccia. 2. La dimensione della spaziatura della traccia. La spaziatura comunemente vista è il doppio della larghezza della linea. È possibile conoscere l'influenza della spaziatura di traccia sulla temporizzazione e sull'integrità del segnale attraverso la simulazione e trovare la spaziatura minima tollerabile. Il risultato di diversi segnali chip può essere diverso. 3. Scegliere il metodo di terminazione appropriato. 4. Evitare due strati adiacenti con la stessa direzione di cablaggio, anche se il cablaggio si sovrappone su e giù, perché questo tipo di crosstalk è più grande di quello del cablaggio adiacente sullo stesso strato. 5. Utilizzare vias ciechi / sepolti per aumentare l'area di traccia. Tuttavia, il costo di produzione della scheda PCB aumenterà. In effetti è difficile raggiungere un parallelismo completo e una durata uguale nell'attuazione effettiva, ma è ancora necessario farlo il più possibile. Inoltre, la terminazione differenziale e la terminazione di modalità comune possono essere riservate per alleviare l'impatto sulla temporizzazione e sull'integrità del segnale.

Sulla corrispondenza di impedenza nella progettazione PCB

Domanda: Al fine di prevenire la riflessione, la corrispondenza dell'impedenza deve essere considerata nella progettazione PCB ad alta velocità. Tuttavia, poiché la tecnologia di elaborazione PCB limita la continuità di impedenza e la simulazione non può essere simulata, come considerare questo problema nella progettazione dello schema? Inoltre, per quanto riguarda il modello IBIS, mi chiedo dove possa essere fornita una libreria di modelli IBIS più accurata. La maggior parte delle librerie scaricate da Internet non sono molto accurate, il che influisce notevolmente sul riferimento della simulazione.

Risposta: Quando si progettano circuiti PCB ad alta velocità, la corrispondenza dell'impedenza è uno degli elementi di progettazione. Il valore di impedenza ha una relazione assoluta con il metodo di cablaggio, come camminare sullo strato superficiale (microstrip) o sullo strato interno (stripline / doppia stripline), distanza dallo strato di riferimento (strato di potenza o strato di terra), larghezza del cablaggio, materiale PCB, ecc Entrambi influenzeranno il valore di impedenza caratteristico della traccia. Vale a dire, il valore di impedenza può essere determinato solo dopo il cablaggio. Generalmente, il software di simulazione non può tenere conto di alcune condizioni di cablaggio con impedenza discontinua a causa della limitazione del modello di circuito o dell'algoritmo matematico utilizzato. In questo momento, solo alcuni terminatori (terminazione), come la resistenza di serie, possono essere riservati sul diagramma schematico. Alleviare l'effetto della discontinuità nell'impedenza di traccia. La vera soluzione al problema è cercare di evitare discontinuità di impedenza durante il cablaggio. L'accuratezza del modello IBIS influisce direttamente sui risultati della simulazione. Fondamentalmente, IBIS può essere considerato come i dati caratteristici elettrici del circuito equivalente del buffer I/O effettivo del chip, che può essere ottenuto generalmente dalla conversione dal modello SPICE (la misura può anche essere utilizzata, ma ci sono più restrizioni), e i dati SPICE e la produzione del chip hanno assoluti I dati SPICE dello stesso dispositivo forniti da diversi produttori di chip sono diversi e anche i dati nel modello IBIS convertito varieranno di conseguenza. In altre parole, se i produttori di dispositivi A€*, solo loro hanno la capacità di fornire dati di modello accurati per i loro dispositivi, perché nessun altro sa meglio di loro quale processo sono fatti i loro dispositivi. Se l'IBIS fornito dal produttore è impreciso, la soluzione fondamentale può essere solo quella di chiedere continuamente al produttore di migliorare.

Informazioni sui problemi EMC ed EMI nella progettazione di PCB ad alta velocità

D: Quando progettiamo PCB ad alta velocità, il software che utilizziamo è solo per controllare le regole EMC ed EMI che sono state impostate, ma da quali aspetti il progettista dovrebbe considerare le regole EMC ed EMI? Come stabilire regole?

Risposta: In generale, la progettazione EMI/EMC deve essere presa in considerazione sia gli aspetti irradiati che condotti. Il primo appartiene alla parte di frequenza superiore (<30MHz) e il secondo è la parte di frequenza inferiore (<30MHz). Quindi non si può solo prestare attenzione all'alta frequenza e ignorare la parte bassa frequenza. Una buona progettazione EMI / EMC deve tenere conto della posizione del dispositivo, disposizione dello stack PCB, metodo di connessione importante, selezione del dispositivo, ecc. all'inizio del layout. Se non c'è un accordo migliore in anticipo, sarà risolto in seguito. Farà il doppio del risultato con metà dello sforzo e aumenterà il costo. Ad esempio, la posizione del generatore di orologio non dovrebbe essere il più vicino possibile 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 scelgono condensatori di disaccoppiamento / bypass, prestare attenzione a se la 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, selezionare correttamente il terreno del telaio tra il PCB e l'alloggiamento.