PCB Tecnico - Reflusso di ritorno del circuito PCB ad alta velocità

Concetto di base del reflusso

Nel diagramma schematico del circuito digitale, la trasmissione del segnale digitale è da un cancello logico all'altro. Il segnale viene inviato dall'estremità di uscita all'estremità ricevente attraverso il filo, che sembra essere flusso unidirezionale. Molti ingegneri digitali pensano quindi che il percorso loop sia irrilevante. Dopo tutto, il driver e il ricevitore sono designati come dispositivi in modalità tensione. Perché considerare la corrente! Infatti, la teoria del circuito di base ci dice che il segnale è trasmesso dalla corrente. Nello specifico, è il movimento dell'elettrone. Una delle caratteristiche del flusso elettronico è che l'elettrone non rimane mai da nessuna parte. Non importa dove scorre la corrente, deve tornare indietro. Pertanto, la corrente scorre sempre nel ciclo e qualsiasi segnale nel circuito esiste sotto forma di un ciclo chiuso. Per la trasmissione del segnale ad alta frequenza, è in realtà un processo di ricarica del condensatore dielettrico tra la linea di trasmissione e lo strato CC.

PCB ad alta velocità

Effetto del backflow

I circuiti digitali di solito utilizzano il piano di terra e di potenza per completare il ritorno. Il percorso di ritorno del segnale ad alta frequenza è diverso da quello del segnale a bassa frequenza. Il percorso di impedenza è selezionato per il ritorno del segnale a bassa frequenza e il percorso induttivo è selezionato per il ritorno del segnale ad alta frequenza.

Quando la corrente parte dal driver del segnale, scorre attraverso la linea del segnale e inietta nell'estremità ricevente del segnale, c'è sempre una corrente di ritorno nella direzione opposta: partendo dal perno di terra del carico, passando attraverso il piano di rivestimento del rame, scorre alla sorgente del segnale e forma un ciclo chiuso con la corrente che scorre attraverso la linea del segnale. La frequenza del rumore causata dalla corrente che scorre attraverso il piano rivestito di rame è equivalente alla frequenza del segnale. Maggiore è la frequenza del segnale, maggiore è la frequenza del rumore. Il gate logico non risponde al segnale di ingresso, ma alla differenza tra il segnale di ingresso e il pin di riferimento. Un singolo circuito terminale risponde alla differenza tra il segnale in ingresso e il suo piano di riferimento logico, quindi la perturbazione sul piano di riferimento a terra è importante quanto l'interferenza sul percorso del segnale. Il gate logico risponde al pin di ingresso e al pin di riferimento specificato. Non sappiamo quale perno di riferimento viene assegnato (solitamente alimentazione negativa per TTL e alimentazione positiva per ECL, ma non tutti). In termini di questa proprietà, la capacità anti-interferenza del segnale differenziale può avere un buon effetto sul rumore missilistico e sullo scivolamento del piano di potenza.

Quando molti segnali digitali sulla scheda PCB sono commutati in modo sincrono (come bus dati CPU, bus indirizzi, ecc.), la corrente di carico transitoria fluirà nel circuito dall'alimentazione elettrica o dal circuito al cavo di terra. A causa dell'impedenza sulla linea elettrica e sul cavo di terra, verrà generato un rumore di commutazione sincrona (SSN) e il rumore di rimbalzo del piano di terra (di seguito denominato "rimbalzo di terra") apparirà sul cavo di terra. Più grande è l'area circostante della linea elettrica e del cavo di terra sul circuito stampato, maggiore è la loro energia di radiazione. Pertanto, analizziamo lo stato di commutazione del chip digitale e adottiamo misure per controllare la modalità di reflusso, in modo da ridurre l'area circostante e il grado di radiazione.