PCB Tecnico - Come trattare con il segnale della scheda PCB che attraversa la linea di divisione?

Nel processo di progettazione PCB, la divisione del piano di potenza o del piano di terra porterà al piano incompleto. Quando il segnale è instradato, il suo piano di riferimento attraverserà da un piano di alimentazione ad un altro. Questo fenomeno è chiamato segmentazione trasversale del segnale.

Diagramma schematico del fenomeno della segmentazione trasversale

Nel sistema di segnale digitale della scheda ad alta velocità, il segnale ad alta velocità prende il piano di riferimento come percorso di ritorno, che è il percorso di ritorno. Quando il piano di riferimento è incompleto, si verificano i seguenti effetti negativi:

Provocherà la discontinuità di impedenza del cablaggio;

È facile causare crosstalk tra i segnali;

Provvederà una riflessione tra i segnali;

L'aumento dell'area del ciclo e dell'induttanza della corrente rende la forma d'onda dell'uscita facile da oscillare;

Allo stesso tempo, è facile essere colpiti dal campo magnetico spaziale;

Aumentare la possibilità di accoppiamento del campo magnetico con altri circuiti della scheda;

La caduta di tensione della scheda ad alta frequenza sull'induttanza del ciclo forma la sorgente di radiazione di modo comune e genera la radiazione di modo comune attraverso il cavo esterno.

Pertanto, il cablaggio PCB dovrebbe essere il più vicino possibile a un piano ed evitare la segmentazione trasversale. Queste condizioni sono ammesse nelle linee di segnale a bassa velocità solo se devono attraversare la divisione o non possono essere vicine al piano di terra dell'alimentazione elettrica.

Trattamento della segmentazione della campata nella progettazione

Come affrontare l'inevitabile segmentazione trasversale nella progettazione PCB? In questo caso, è necessario cucire la segmentazione per fornire un breve percorso di ritorno per il segnale. I metodi di lavorazione comuni sono l'aggiunta del condensatore di cucito e il collegamento attraverso la linea.

condensatore di cucitura

Di solito, un condensatore ceramico confezionato 0402 o 0603 è posizionato alla sezione trasversale del segnale. Il valore di capacità del condensatore è 0.01uF o 0.1uF. Se lo spazio lo consente, è possibile aggiungere altri condensatori.

Allo stesso tempo, cercare di assicurarsi che la linea del segnale sia all'interno della gamma di 200mil del condensatore di cucito, e più piccola è la distanza, meglio è; mentre la rete alle due estremità del condensatore corrisponde alla rete del piano di riferimento attraverso il quale passa il segnale. Vedere la rete collegata ad entrambe le estremità del condensatore nella figura sottostante, due reti diverse con colori vivaci:

Ponti trasversali

È comune "packet ground" i segnali attraverso la segmentazione nel livello di segnale, o le linee di segnale di altre reti possono essere incluse. Questa linea "a terra del pacchetto" dovrebbe essere il più spessa possibile. Per questo metodo di lavorazione, fare riferimento alla figura seguente.

Abilità nel cablaggio dei segnali ad alta velocità

Cablaggio per schede multistrato

Il circuito di cablaggio del segnale della scheda ad alta velocità è solitamente altamente integrato e ha alta densità di cablaggio. L'uso della scheda multistrato non è solo necessario per il cablaggio, ma anche un mezzo efficace per ridurre le interferenze.

La selezione ragionevole del numero di strati può ridurre notevolmente la dimensione del bordo stampato, fare pieno uso dello strato intermedio per impostare la schermatura, realizzare meglio la messa a terra vicina, ridurre efficacemente l'induttanza parassitaria, abbreviare efficacemente la lunghezza di trasmissione del segnale e ridurre notevolmente l'interferenza incrociata tra i segnali.

Meno piegatura del filo di piombo, meglio è

Meno la curva di piombo tra i perni del bordo ad alta velocità, meglio è.

Il cavo di piombo del circuito di cablaggio del segnale della scheda ad alta velocità adotta la linea retta completa, che ha bisogno di girare e può essere girato da 45 ° linea rotta o arco. Questo requisito è utilizzato solo per migliorare la resistenza di fissazione della lamina d'acciaio nel circuito a bassa frequenza.

Nel circuito ad alta velocità, soddisfare questo requisito può ridurre l'emissione esterna e l'accoppiamento dei segnali ad alta velocità e ridurre la radiazione e la riflessione dei segnali.

Più breve è il vantaggio, meglio è

Più corto è il cavo tra i pin del dispositivo del circuito di cablaggio del segnale ad alta velocità, meglio è.

Più lungo è il cavo, maggiore è l'induttanza distribuita e la capacità, che avranno molta influenza sul passaggio del segnale ad alta frequenza del sistema e anche cambiare l'impedenza caratteristica del circuito, con conseguente riflessione e oscillazione del sistema.

Meno alternanza interlaminare, meglio è

Meno alternanza di strati di piombo tra i perni della scheda ad alta velocità, meglio è.

La cosiddetta "minore è l'alternanza interlaminare dei cavi, migliore è", significa che meno vie utilizzate nel processo di collegamento dei componenti, migliore è.

Si misura che una via può portare circa 0.5pf capacità distribuita, che porta ad un aumento significativo del ritardo del circuito. Ridurre il numero di vias può migliorare significativamente la velocità.

Prestare attenzione alle interferenze trasversali parallele

Nel cablaggio del segnale della scheda ad alta velocità, l'attenzione dovrebbe essere prestata alla "interferenza trasversale" causata dal routing parallelo stretto delle linee del segnale. Se la distribuzione parallela non può essere evitata, una grande area di "terra" può essere disposta sul lato opposto della linea di segnale parallela per ridurre notevolmente l'interferenza.

Evitare rami e tronchi

Il cablaggio del segnale della scheda ad alta velocità dovrebbe evitare ramificazioni o stubs.

Stump ha una grande influenza sull'impedenza, che può portare alla riflessione del segnale e al superamento, quindi dovremmo evitare tronchi e rami nella progettazione.

L'uso di cavi a catena di crisantemo ridurrà l'impatto sul segnale.

La linea del segnale dovrebbe essere nello strato interno per quanto possibile

La linea di segnale della scheda ad alta frequenza è facile da produrre grandi radiazioni elettromagnetiche quando va sulla superficie ed è anche facile da essere interferito da radiazioni elettromagnetiche esterne o fattori.

Se la linea del segnale della scheda ad alta frequenza è posta tra l'alimentazione elettrica e il cavo di terra, la radiazione generata sarà notevolmente ridotta attraverso l'assorbimento dell'onda elettromagnetica dall'alimentazione elettrica e dallo strato inferiore.