PCB Tecnico - Segnale ad alta velocità, progettazione PCB dovrebbe essere padroneggiata

I segnali ad alta velocità sono diventati il mainstream della progettazione PCB. In qualità di ingegnere PCB, oltre ad accumulare gradualmente esperienza di ingegneria del segnale ad alta velocità nella progettazione reale del progetto, abbiamo anche bisogno di aggiornare costantemente la nostra struttura della conoscenza.

Classificazione dei segnali ad alta velocità

I segnali ad alta velocità comuni sono classificati per interfaccia fisica, tra cui: USB, RJ45, S-Video, VGA, DVI, HDMI, PCIe, PCI, SAS/SATA, ecc.;

Classificato secondo il livello logico, tra cui: LVDS, CML, PECL, ecc.

Processo di progettazione PCB ad alta velocità

1. Analisi pre-simulazione dei segnali ad alta velocità

Secondo la divisione dei moduli del circuito hardware e il layout preliminare della struttura, la simulazione valuta se la qualità del segnale ad alta velocità chiave supera il test. Se non passa, l'architettura del modulo hardware o anche l'architettura del sistema deve essere modificata; se la qualità del segnale di simulazione passa, sono indicati il piano generale di layout del modulo e il circuito ad alta velocità. Topologia del segnale e regole di progettazione.

2. Progettazione di layout PCB

3. Progettazione di cablaggio PCB

Secondo il layout effettivo del circuito stampato, se c'è una discrepanza con le regole di progettazione formulate dalla simulazione precedente, è necessario ri-simulare e analizzare se la qualità del segnale ad alta velocità soddisfa i requisiti. La regola dovrebbe essere piccola, che può causare eccessiva perdita di linee di segnale ad alta velocità e l'ampiezza del segnale all'estremità ricevente non soddisfa i requisiti di ingresso del chip, con conseguente guasto della funzione del circuito stampato.

Principi di progettazione e elaborazione del PCB del segnale ad alta velocità

I principi generali di progettazione e elaborazione del PCB del segnale ad alta velocità sono i seguenti:

(1) Selezione del livello: l'elaborazione dei segnali ad alta velocità seleziona preferenzialmente l'elaborazione del livello con GND su entrambi i lati;

(2) Deve essere data priorità alla lunghezza totale del segnale ad alta velocità durante l'elaborazione;

(3) Limitazione del numero di Vias di segnali ad alta velocità: i segnali ad alta velocità possono cambiare il livello una volta e GND VIA viene aggiunto quando si cambia il livello.

(4) Se il segnale ad alta velocità ad un'estremità del connettore non ha un PIN adiacente a GND, GND VIA dovrebbe essere aggiunto nel disegno.

(5) i requisiti di cablaggio per i segnali ad alta velocità nel connettore: il cablaggio nel connettore dovrebbe essere centrato fuori;

(6) Per i segnali ad alta velocità, impostare la lunghezza disaccoppiata e l'errore di lunghezza della coppia originale di segnali. Quando si effettua l'errore di lunghezza, considerare se aggiungere PIN DELAY;

(7) Quando elabora segnali ad alta velocità, prova a inviare e ricevere segnali su diversi strati. Se lo spazio è limitato e lo stesso livello deve essere inviato e ricevuto, la distanza tra ricezione e invio dei segnali dovrebbe essere aumentata;

(8) Il segnale ad alta velocità deve avere una distanza di 180 mil da 12V e una distanza di 65 mil dal segnale dell'orologio.

Conoscenza del segnale ad alta velocità che gli ingegneri di progettazione PCB devono padroneggiare

(1) Conoscenza di base dell'integrità del segnale

Pricipalmente includono: teoria di base della linea di trasmissione, principio di controllo dell'impedenza, metodo di progettazione di controllo di riflessione/crosstalk

(2) Conoscenza di base dell'integrità dell'alimentazione

Pricipalmente includono: teoria di base del rumore dell'alimentazione elettrica, principio di filtraggio del circuito stampato e metodo di progettazione

(3) Conoscenza di base delle materie prime PCB

Principalmente includono: le caratteristiche elettriche del foglio di rame del circuito stampato e della piastra

(4) Conoscenza della topologia del segnale

Pricipalmente includono: tipi di bus comuni e topologia di progettazione PCB