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Nel processo di progettazione e produzione dei circuiti stampati PCB ad alta velocità, gli ingegneri devono iniziare con il cablaggio e le impostazioni dei componenti per garantire che questa scheda PCB abbia una buona integrità di trasmissione del segnale. Nell'articolo di oggi, introdurremo alcune tecniche di cablaggio che sono spesso utilizzate nella progettazione dell'integrità del segnale PCB per i nuovi ingegneri, sperando di portare qualche aiuto allo studio quotidiano e al lavoro dei nuovi arrivati.
Cablaggio per circuiti stampati PCB
Nel processo di progettazione dei circuiti stampati PCB ad alta velocità, il costo del circuito stampato del substrato è proporzionale al numero di strati e all'area superficiale del substrato. Pertanto, con la premessa di non influenzare la funzione e la stabilità del sistema, gli ingegneri dovrebbero utilizzare il minor numero di strati per soddisfare le effettive esigenze di progettazione, il che aumenterà inevitabilmente la densità di cablaggio. Nel design del cablaggio PCB, maggiore è la larghezza del cablaggio Fine, minore è l'intervallo, maggiore è la conversazione incrociata tra i segnali e minore è la potenza di trasmissione. Pertanto, la selezione della dimensione della traccia deve considerare vari fattori.
Nel processo di progettazione del layout PCB, i principi che gli ingegneri devono seguire sono principalmente i seguenti:
Prima di tutto, i progettisti dovrebbero ridurre al minimo la flessione dei cavi tra i perni dei dispositivi a circuito ad alta velocità durante il processo di cablaggio e utilizzare linee pieghevoli a 45 gradi per ridurre la riflessione esterna e l'accoppiamento reciproco dei segnali ad alta frequenza.
In secondo luogo, durante l'esecuzione del cablaggio della scheda PCB, il progettista dovrebbe accorciare il più possibile il cavo tra i pin del dispositivo a circuito ad alta frequenza e l'alternanza inter-strato del cavo tra i pin. Le tracce di segnale digitale ad alta frequenza dovrebbero essere il più lontano possibile dai circuiti analogici e dai circuiti di controllo.
Oltre alle precauzioni per il cablaggio PCB di cui sopra, gli ingegneri devono anche essere prudenti quando si tratta di segnali differenziali. Poiché il segnale differenziale ha la stessa ampiezza e la stessa direzione, i campi magnetici generati dalle due linee di segnale si annullano a vicenda, il che può efficacemente ridurre EMI. La spaziatura delle linee differenziali porta spesso a cambiamenti nell'impedenza differenziale e l'incoerenza dell'impedenza differenziale influenzerà seriamente l'integrità del segnale. Pertanto, nel cablaggio differenziale effettivo, la differenza di lunghezza tra le due linee di segnale del segnale differenziale deve essere controllata al momento del bordo ascendente del segnale. Entro il 20% della lunghezza elettrica. Se le condizioni lo consentono, il cablaggio differenziale deve soddisfare il principio back-to-back e trovarsi nello stesso strato di cablaggio. Nell'impostazione della spaziatura di linea del cablaggio differenziale, gli ingegneri devono assicurarsi che sia almeno uguale o superiore a 1 volta la larghezza della linea. La distanza tra tracce differenziali e altre linee di segnale dovrebbe essere superiore a tre volte la larghezza della linea.
Metodi di schermatura nella progettazione PCB ad alta velocità
La velocità di trasmissione dei sistemi di progettazione e cablaggio PCB ad alta velocità sta accelerando costantemente, ma porta anche una certa vulnerabilità anti-interferenza. Questo perché più alta è la frequenza di trasmissione delle informazioni, l'aumento della sensibilità del segnale e la loro energia sta diventando sempre più debole. In questo momento, il sistema di cablaggio è più suscettibile alle interferenze.
Progettazione del layout PCB ad alta velocità
L'interferenza è ovunque. Cavi e apparecchiature interferiranno con altri componenti o saranno seriamente interferiti da altre fonti di interferenza, quali: schermi di computer, telefoni cellulari, motori elettrici, apparecchiature di relè radio, trasmissione dati e cavi di alimentazione, ecc. Inoltre, potenziali intercettatori, criminalità informatica, E gli hacker stanno aumentando perché la loro intercettazione della trasmissione di informazioni via cavo UTP causerà enormi danni e perdite.
Soprattutto quando si utilizza una rete di dati ad alta velocità, il tempo necessario per intercettare una grande quantità di informazioni è significativamente inferiore al tempo necessario per intercettare la trasmissione di dati a bassa velocità. La coppia attorcigliata nella coppia attorcigliata di dati può contare sulla propria torsione per resistere all'interferenza esterna e al crosstalk tra le coppie a basse frequenze, ma alle alte frequenze (specialmente quando la frequenza supera i 250MHz), solo affidarsi alla torsione della coppia metallica non può più raggiungere lo scopo di anti-interferenza e solo la schermatura può resistere alle interferenze esterne.
La funzione dello strato di schermatura del cavo è come uno scudo Faraday, i segnali di interferenza entreranno nello strato di schermatura, ma non nel conduttore. Pertanto, la trasmissione dei dati può essere eseguita senza guasti. Poiché i cavi schermati hanno una minore emissione di radiazioni rispetto ai cavi non schermati, la trasmissione di rete non viene intercettata. La rete schermata (cavi e componenti schermati) può ridurre significativamente il livello di radiazione elettromagnetica che può essere intercettato quando entra nell'ambiente circostante.
Ci sono due tipi principali di campi di interferenza: interferenza elettromagnetica e interferenza a radiofrequenza. L'interferenza elettromagnetica (EMI) è principalmente interferenza a bassa frequenza. Motori, luci fluorescenti e linee elettriche sono fonti comuni di interferenza elettromagnetica. L'interferenza di radiofrequenza (RFI) si riferisce all'interferenza di radiofrequenza, principalmente interferenza ad alta frequenza. Radio, trasmissioni televisive, radar e altre comunicazioni wireless sono fonti comuni di interferenza in radiofrequenza.
Per la resistenza alle interferenze elettromagnetiche, la scelta dello scudo intrecciato è la più efficace perché ha una resistenza critica inferiore; per l'interferenza a radiofrequenza, lo scudo di lamina è il più efficace, perché lo scudo intrecciato dipende dal cambiamento della lunghezza d'onda e il divario che produce rende i segnali ad alta frequenza liberi dentro e fuori dal conduttore; e per il campo misto di interferenza ad alta e bassa frequenza, dovrebbe essere adottato il metodo combinato di schermatura dello strato di lamina e della rete tessuta con funzione di copertura a banda larga. Generalmente, maggiore è la copertura di schermatura della maglia, migliore è l'effetto schermante.
