PCB Tecnico - Risolvi problemi difficili legati al PCB ad alta velocità

Quando si esegue la progettazione PCB, spesso incontriamo vari problemi, come la corrispondenza di impedenza, regole EMI, ecc Questo articolo ha compilato alcune domande e risposte relative ai PCB ad alta velocità.

1. Come considerare la corrispondenza di impedenza quando si progettano schemi di progettazione PCB ad alta velocità?

Quando si progettano circuiti PCB ad alta velocità, la corrispondenza dell'impedenza è uno degli elementi di progettazione. Il valore di impedenza ha lo stesso rapporto 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.

2. Quando ci sono più blocchi di funzione digitali / analogici in una scheda PCB, il metodo convenzionale è quello di separare la terra digitale / analogica. Qual è il motivo?

Il motivo per separare il terreno digitale / analogico è perché il circuito digitale genererà rumore nella potenza e nel terreno quando si passa tra alto e basso potenziale. L'ampiezza del rumore è correlata alla velocità del segnale e all'ampiezza della corrente.

Se il piano di terra non è diviso e il rumore generato dal circuito di area digitale è relativamente grande e i circuiti di area analogica sono molto vicini, il segnale analogico sarà ancora interferito dal rumore di terra anche se i segnali digitali-analogici non attraversano. Vale a dire, il metodo digitale-analogico non diviso può essere utilizzato solo quando l'area del circuito analogico è lontana dall'area del circuito digitale che genera grande rumore.

3. Nella progettazione PCB ad alta velocità, quali aspetti dovrebbe il progettista considerare le regole EMC ed EMI?

Generalmente, la progettazione EMI/EMC deve considerare sia gli aspetti irradiati che condotti allo stesso tempo. 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 clock 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 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. Alla fine, selezionare opportunamente il terreno del telaio tra il PCB e l'alloggiamento.

4. Quando si fa una scheda PCB, al fine di ridurre le interferenze, il filo di terra dovrebbe formare una forma di somma chiusa?

Quando si realizzano schede PCB, l'area del ciclo è generalmente ridotta al fine di ridurre le interferenze. Quando si posa la linea di terra, non dovrebbe essere posata in forma chiusa, ma è meglio organizzarla a forma di ramo e l'area del terreno dovrebbe essere aumentata il più possibile.

5. Come regolare la topologia di routing per migliorare l'integrità del segnale?

Questo tipo di direzione del segnale di rete è più complicato, perché per i segnali unidirezionali, bidirezionali e diversi tipi di livello di segnali, le influenze topologiche sono diverse ed è difficile dire quale topologia è vantaggiosa per la qualità del segnale. E quando si esegue la pre-simulazione, quale topologia utilizzare è molto esigente per gli ingegneri, richiedendo la comprensione dei principi dei circuiti, dei tipi di segnale e persino della difficoltà di cablaggio.

6. Come trattare con il layout PCB e il cablaggio per garantire la stabilità dei segnali sopra 100M?

La chiave per il cablaggio del segnale digitale ad alta velocità è ridurre l'impatto delle linee di trasmissione sulla qualità del segnale. Pertanto, il layout dei segnali ad alta velocità sopra 100M richiede che le tracce del segnale siano il più brevi possibile. Nei circuiti digitali, i segnali ad alta velocità sono definiti dal tempo di ritardo dell'aumento del segnale.

Inoltre, diversi tipi di segnali (come TTL, GTL, LVTTL) hanno metodi diversi per garantire la qualità del segnale.