PCB Tecnico - Quali sono le abilità di cablaggio nella progettazione PCB ad alta velocità

I PCB ad alta frequenza tendono ad avere alta integrazione e alta densità di cablaggio. L'uso di schede multistrato non è solo necessario per il cablaggio, ma anche un mezzo efficace per ridurre le interferenze. Nella fase di layout PCB, una selezione ragionevole delle dimensioni della scheda stampata con un certo numero di strati può fare pieno uso dello strato intermedio per impostare lo scudo, realizzare meglio la messa a terra più vicina e ridurre efficacemente l'induttanza parassitaria e accorciare la lunghezza di trasmissione del segnale, pur mantenendo un grande numero di strati. Con lo stesso materiale, il rumore di una scheda a quattro strati è 20 dB inferiore a quello di una scheda a due lati. Ma c'è anche un problema. Maggiore è il numero di semistrati PCB, più complesso è il processo di produzione e maggiore è il costo unitario. Questo richiede PCB Durante la progettazione, oltre a selezionare il numero appropriato di strati della scheda PCB, è anche necessario eseguire un piano di layout ragionevole dei componenti e adottare le regole di cablaggio corrette per completare la progettazione.

1. meno strati di piombo alternano tra i pin dei dispositivi di circuito ad alta frequenza, meglio è

Il cosiddetto "minore è l'alternanza inter-strato dei cavi, migliore è" si riferisce ai vias utilizzati nel processo di collegamento dei componenti (

2. Più breve è il cavo tra i pin del dispositivo del circuito ad alta frequenza, meglio è

L'intensità di radiazione del segnale è proporzionale alla lunghezza della traccia della linea del segnale. Più lungo è il cavo di segnale ad alta frequenza, più facile è accoppiarsi ai componenti vicini ad esso. Pertanto, per segnali come orologio, oscillatore a cristallo, dati DDR, linee LVDS, linee USB, linee HDMI e altre linee di segnale ad alta frequenza devono essere il più brevi possibile.

3. Meno curve di piombo tra i perni dei dispositivi elettronici ad alta velocità, meglio è

Il cavo di piombo del cablaggio del circuito ad alta frequenza è meglio adottare una linea retta completa, che deve essere girata. Può essere ruotato da una linea rotta a 45 gradi o da un arco circolare. Questo requisito è utilizzato solo per migliorare la resistenza di fissaggio del foglio di rame nei circuiti a bassa frequenza, mentre nei circuiti ad alta frequenza, questo requisito è soddisfatto. Un requisito può ridurre l'emissione esterna e l'accoppiamento reciproco dei segnali ad alta frequenza.

4. Prestare attenzione al "crosstalk" introdotto dalle linee di segnale in parallelo con distanze ravvicinate

Il cablaggio PCB ad alta frequenza dovrebbe prestare attenzione al "crosstalk" introdotto dalle linee di segnale in stretto percorso parallelo. Crosstalk si riferisce al fenomeno di accoppiamento tra linee di segnale che non sono direttamente collegate. Poiché i segnali ad alta frequenza sono trasmessi sotto forma di onde elettromagnetiche lungo la linea di trasmissione, la linea del segnale agirà come un'antenna e l'energia del campo elettromagnetico sarà emessa intorno alla linea di trasmissione. Segnali acustici indesiderati sono generati grazie all'accoppiamento reciproco dei campi elettromagnetici tra i segnali. Chiamata crosstalk (crosstalk). I parametri dello strato PCB, la spaziatura delle linee di segnale, le caratteristiche elettriche dell'estremità motrice e dell'estremità ricevente e il metodo di terminazione della linea di segnale hanno tutti un certo impatto sul crosstalk. Pertanto, al fine di ridurre il crosstalk dei segnali ad alta frequenza, è necessario fare quanto segue durante il cablaggio:

(1) quando lo spazio di cablaggio lo consente, inserire un filo di terra o un piano di terra tra i due fili con crosstalk più serio, che può svolgere un ruolo di isolamento e ridurre crosstalk;

(2) quando c'è un campo elettromagnetico variabile nel tempo nello spazio che circonda la linea del segnale, se la distribuzione parallela non può essere evitata, una grande area di "terra" può essere disposta sul lato opposto della linea del segnale parallelo per ridurre notevolmente le interferenze;

(3) se lo spazio di cablaggio lo consente, aumentare la distanza tra le linee del segnale adiacenti, ridurre la lunghezza parallela delle linee del segnale e cercare di rendere la linea dell'orologio perpendicolare alla linea del segnale chiave anziché parallela;

(4) Se il cablaggio parallelo nello stesso strato è quasi inevitabile, in due strati adiacenti, la direzione del cablaggio deve essere perpendicolare l'una all'altra;

(5) Nei circuiti digitali, i segnali abituali dell'orologio sono segnali con cambi veloci del bordo, che hanno un alto crosstalk esterno. Pertanto, nella progettazione, la linea dell'orologio dovrebbe essere circondata da un filo di terra e più fori del filo di terra dovrebbero essere utilizzati per ridurre la capacità distribuita, riducendo così la conversazione incrociata;

(6) per gli orologi del segnale ad alta frequenza, cercare di utilizzare i segnali differenziali dell'orologio a bassa tensione e avvolgere la modalità a terra e prestare attenzione all'integrità della punzonatura a terra;

(7) Non sospendere il terminale di ingresso inutilizzato, ma metterlo a terra o collegarlo all'alimentazione elettrica (l'alimentazione elettrica è anche messa a terra nel ciclo del segnale ad alta frequenza), perché il filo penzolante può essere equivalente all'antenna di trasmissione e la messa a terra può inibire la trasmissione. La pratica ha dimostrato che l'utilizzo di questo metodo per eliminare il crosstalk può talvolta produrre risultati immediati.

5. Isolare il cavo di terra del segnale digitale ad alta frequenza e del cavo di terra analogico del segnale

Quando il cavo di terra analogico, il cavo di terra digitale, ecc. sono collegati al cavo di terra pubblico, utilizzare le perle magnetiche ad alta frequenza per collegare o isolare direttamente e selezionare un luogo adatto per l'interconnessione a punto singolo. Il potenziale di massa del cavo di terra del segnale digitale ad alta frequenza è generalmente incoerente. C'è spesso una certa differenza di tensione tra i due direttamente. Inoltre, il cavo di massa del segnale digitale ad alta frequenza contiene spesso componenti armonici molto ricchi del segnale ad alta frequenza. Quando il cavo di massa del segnale digitale e il cavo di massa del segnale analogico sono collegati direttamente, le armoniche del segnale ad alta frequenza interferiranno con il segnale analogico attraverso l'accoppiamento del cavo di massa. Pertanto, in circostanze normali, il filo di terra del segnale digitale ad alta frequenza e il filo di terra del segnale analogico devono essere isolati e un metodo di interconnessione a punto singolo può essere utilizzato in una posizione appropriata o può essere utilizzato un metodo di interconnessione a fascio magnetico ad alta frequenza.

6. Aggiungere condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza al perno di alimentazione del blocco del circuito integrato

Un condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza viene aggiunto al perno di alimentazione di ogni blocco di circuito integrato nelle vicinanze. Aumentare il condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza del pin dell'alimentazione elettrica può efficacemente sopprimere l'interferenza delle armoniche ad alta frequenza sul pin dell'alimentazione elettrica.

7. Evitare cicli formati da cablaggio

Tutti i tipi di tracce di segnale ad alta frequenza non dovrebbero formare un loop il più possibile. Se è inevitabile, l'area del ciclo dovrebbe essere il più piccola possibile.

8. Buona corrispondenza di impedenza del segnale deve essere garantita

Nel processo di trasmissione del segnale, quando l'impedenza non corrisponde, il segnale verrà riflesso nel canale di trasmissione e la riflessione causerà il segnale sintetizzato a formare un overshoot, causando il segnale a fluttuare vicino alla soglia logica.

Il modo fondamentale per eliminare la riflessione è quello di abbinare bene l'impedenza del segnale di trasmissione. Poiché maggiore è la differenza tra l'impedenza di carico e l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione, maggiore è la riflessione, quindi l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione del segnale dovrebbe essere resa il più possibile uguale all'impedenza di carico. Allo stesso tempo, notare che la linea di trasmissione sul circuito stampato PCB non può avere cambiamenti o angoli improvvisi e cercare di mantenere l'impedenza di ogni punto della linea di trasmissione continua, altrimenti ci saranno riflessi tra le varie sezioni della linea di trasmissione.