PCB Tecnico - Progettazione PCB per schede di segnale ad alta velocità

Nella progettazione PCB, il layout e l'analisi della qualità delle schede di segnale ad alta velocità sono senza dubbio al centro della discussione tra gli ingegneri. Soprattutto al giorno d'oggi le schede PCB hanno frequenze operative sempre più elevate. Ad esempio, è molto comune che le schede PCB generali di elaborazione digitale del segnale (DSP) applichino frequenze comprese tra 150 e 200 MHz. Non sorprende che la scheda CPU raggiunga oltre i 500 MHz in applicazioni pratiche. La progettazione dei circuiti Ghz nel settore delle comunicazioni è diventata molto popolare. Il design di tutte queste schede PCB è spesso realizzato dalla tecnologia di schede multistrato. Nel design della scheda multistrato, è inevitabile adottare la tecnologia di progettazione dello strato di potere. Tuttavia, nella progettazione dello strato di potenza, il design diventa molto complicato a causa dell'applicazione mista di più tipi di fonti di energia. Quindi quali sono i problemi che permangono tra gli ingegneri PCB? Come definire il numero di strati PCB? Quanti strati sono inclusi? Come organizzare il contenuto di ogni livello nel modo più ragionevole? Se ci dovrebbero essere diversi strati di terra, come organizzare alternativamente strati di segnale e strati di terra, ecc.

Come progettare una varietà di sistemi di blocco di alimentazione elettrica? Come 3.3V, 2.5V, 5V, 12V e così via. La divisione ragionevole dello strato di potenza e il problema del terreno comune sono un fattore molto importante per la stabilità del PCB. Come progettare condensatori di disaccoppiamento? Utilizzare condensatori di disaccoppiamento per eliminare il rumore di commutazione è un metodo comune, ma come determinarne la capacità? Dove si trova il condensatore? Quando utilizzare che tipo di condensatore e così via. Come eliminare il rumore di rimbalzo del suolo? In che modo il rumore di rimbalzo del suolo influisce e interferisce con i segnali utili? Come eliminare il rumore del percorso di ritorno? In molti casi, la progettazione irragionevole del circuito è la chiave del guasto del circuito e la progettazione del circuito è spesso il lavoro che gli ingegneri trovano impotenti. Come progettare ragionevolmente la distribuzione attuale? Soprattutto la progettazione della distribuzione di corrente nello strato di terra è molto difficile e se la corrente totale è distribuita in modo irregolare nella scheda PCB, influenzerà direttamente e ovviamente il funzionamento instabile della scheda PCB. Inoltre, ci sono alcuni problemi di segnale comuni come overshoot, undershoot, squillo (oscillazione), ritardo temporale, corrispondenza di impedenza, glitch, ecc., ma questi problemi sono inseparabili dai problemi di cui sopra. C'è una relazione causale tra di loro. In generale, la progettazione di una scheda di segnale ad alta velocità di alta qualità dovrebbe essere considerata in termini di integrità del segnale (SI---Integrità del segnale) e integrità di potenza (PI---Integrità di potenza). Anche se il risultato più diretto si manifesta nell'integrità del segnale, non dobbiamo trascurare la progettazione dell'integrità di potenza in termini di cause. Perché l'integrità dell'alimentazione influisce direttamente sull'integrità del segnale della scheda finale ad alta velocità. C'è un malinteso molto grande tra gli ingegneri PCB, in particolare coloro che hanno utilizzato strumenti EDA tradizionali per la progettazione di PCB ad alta velocità. Molti ingegneri ci hanno chiesto: "Perché i risultati analizzati dallo strumento di integrità del segnale SI dell'EDA sono incompatibili con i risultati effettivi dei test dei nostri strumenti, e i risultati dell'analisi sono spesso ideali?" Infatti, questa domanda è molto semplice. La ragione di questo problema è: da un lato, il personale tecnico del fabbricante EDA non lo ha spiegato chiaramente; d'altra parte, è la comprensione dei risultati della simulazione del progettista PCB. Sappiamo che gli strumenti EDA più comunemente utilizzati nel mercato cinese sono gli strumenti di analisi SI (Signal Integrity). SI è un'analisi basata su cablaggi e modelli di dispositivi senza considerare l'influenza dell'alimentazione elettrica, e la maggior parte di essi anche dispositivi analogici. Indipendentemente da (si presume sia ideale), è concepibile che tali risultati di analisi e risultati effettivi devono essere in errore. Perché nella maggior parte dei casi, l'impatto dell'integrità di alimentazione nelle schede PCB è più grave di SI.