PCB Tecnico - Analisi dell'integrità del segnale PCB (SI)

Analisi dell'integrità del segnale PCB (SI), integrità del segnale (integrità del segnale) è abbreviata come SI, che si riferisce alla qualità del segnale sulla linea del segnale ed è la capacità del segnale di rispondere con la corretta temporizzazione e tensione nel circuito.

L'alta velocità di commutazione dei chip a circuito integrato (IC) o dei dispositivi logici, la disposizione errata dei componenti di terminazione o il cablaggio errato dei segnali ad alta velocità possono causare come riflessione, crosstalk, overshoot e undershoot. Problemi di integrità del segnale come sottoshoot) e squillo (squillo) possono causare l'uscita di dati errati e il circuito potrebbe non funzionare correttamente o addirittura non funzionare affatto.

Integrità e progettazione del segnale PCB

Nella progettazione PCB, i progettisti PCB devono integrare il layout e il cablaggio dei componenti e quali metodi di risoluzione dei problemi SI dovrebbero essere utilizzati in ogni caso per risolvere meglio il problema di integrità del segnale della scheda PCB. In alcuni casi, la scelta del IC può determinare il numero e la gravità dei problemi SI. Tempo di commutazione o velocità di bordo si riferisce alla velocità di transizione dello stato IC. Più veloce è la velocità di bordo IC, maggiore è la possibilità di problemi SI. È molto importante terminare correttamente il dispositivo.

Il metodo comunemente usato per ridurre i problemi di integrità del segnale nella progettazione PCB è quello di aggiungere componenti di terminazione sulla linea di trasmissione. Nel processo di terminazione, è necessario pesare i requisiti del numero di componenti, della velocità di commutazione del segnale e del consumo energetico del circuito. Ad esempio, l'aggiunta di componenti di terminazione significa che i progettisti di PCB hanno meno spazio per il cablaggio e sarà più difficile aggiungere componenti di terminazione nelle fasi successive del processo di layout, perché lo spazio appropriato deve essere riservato a nuovi componenti e cablaggio. Pertanto, all'inizio del layout PCB, è necessario capire se i componenti di terminazione devono essere posizionati.

1. Linee guida generali per la progettazione dell'integrità del segnale

Come definire il numero di strati del PCB? Quanti strati sono inclusi? Come organizzare il contenuto di ogni strato il più ragionevole? Ad esempio, ci dovrebbero essere diversi strati di livello di segnale, strato di potenza e strato di terra e come organizzare alternativamente lo strato di segnale e lo strato di terra.

Come progettare una varietà di sistemi di blocco di alimentazione elettrica? Come 3.3V, 2.5V, 3V, 1.8V, 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 configurare i condensatori di disaccoppiamento? Utilizzare condensatori di disaccoppiamento per eliminare il rumore è un metodo comune, ma come determinarne la capacità? Dove si trova il condensatore? Che tipo di condensatore viene utilizzato?

Come eliminare il rumore di rimbalzo del terreno? 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 più inerme per gli ingegneri.

Come progettare ragionevolmente la distribuzione corrente? Soprattutto il design della distribuzione di corrente nello strato elettrico / terra è molto difficile e se la corrente totale non è distribuita uniformemente nella scheda PCB, influenzerà direttamente e ovviamente il funzionamento instabile della scheda PCB.

Inoltre, ci sono alcuni problemi comuni di distorsione del segnale come overshoot, undershoot, ring, ritardo della linea di trasmissione, corrispondenza dell'impedenza, crosstalk, glitch, ecc., ma questi problemi sono inseparabili dai problemi di cui sopra e c'è una relazione causale tra loro.

2. linee guida di progettazione PCB per garantire l'integrità del segnale

Prima il problema di integrità del segnale (SI) viene risolto, maggiore è l'efficienza del progetto, che può evitare l'aggiunta di componenti di terminazione dopo il completamento della progettazione del circuito stampato.

Con l'aumento della velocità di commutazione dell'uscita IC, quasi tutti i progetti hanno riscontrato problemi di integrità del segnale indipendentemente dal periodo del segnale. Anche se non ci sono problemi SI in passato, come la frequenza di funzionamento del circuito aumenta, il problema di integrità del segnale sarà sicuramente riscontrato.

Gli esperti SI ed EMC devono eseguire simulazioni e calcoli prima del routing PCB. Quindi, la progettazione della scheda PCB può seguire una serie di regole di progettazione molto rigorose. In caso di dubbi, è possibile aggiungere componenti di terminazione per ottenere il maggior SI possibile. Margine di sicurezza.

L'integrità dell'alimentazione (PI) e l'integrità del segnale (SI) sono strettamente correlate e l'integrità dell'alimentazione influisce direttamente sull'integrità del segnale della scheda PCB finale. E in molti casi, la causa principale della distorsione del segnale è il sistema di alimentazione.