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Lo sviluppo e i cambiamenti della tecnologia elettronica porteranno inevitabilmente molti nuovi problemi e nuove sfide alla progettazione a livello di scheda. In primo luogo, a causa dei limiti fisici crescenti dei pin ad alta densità e delle dimensioni dei pin, con conseguente bassi tassi di distribuzione; in secondo luogo, i problemi di temporizzazione e integrità del segnale causati dall'aumento della frequenza di clock del sistema; In terzo luogo, gli ingegneri sperano di essere in grado di utilizzare la piattaforma PC Utilizzare strumenti migliori per completare progetti complessi e ad alte prestazioni. Pertanto, non è difficile per noi vedere che il design della scheda PCB ha le seguenti tre tendenze:
1. Il design del PCB ad alta velocità (cioè, alta frequenza di clock e velocità di bordo veloce) è diventato il mainstream.
2. miniaturizzazione del prodotto e alte prestazioni devono affrontare il problema dell'effetto di distribuzione causato dalla tecnologia mista di progettazione del segnale (cioè digitale, analogico e RF design misto) sulla stessa scheda PCB.
3. L'aumento della difficoltà di progettazione ha portato al processo di progettazione tradizionale e metodi di progettazione, e gli strumenti CAD sul PC sono difficili da affrontare le attuali sfide tecniche. Pertanto, il trasferimento della piattaforma di strumenti software EDA dalla piattaforma UNIX alla piattaforma NT è diventato una tendenza riconosciuta nel settore.
1. I circuiti 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.
2. Meno il piombo si piega tra i pin dei dispositivi del circuito ad alta frequenza, meglio è. Il cavo di piombo del cablaggio del circuito ad alta frequenza è meglio adottare una linea retta completa, che deve essere girata. Questo requisito viene utilizzato solo per migliorare la resistenza di fissaggio del foglio di rame nei circuiti a bassa frequenza, mentre nei circuiti ad alta frequenza, questo è soddisfatto. Un requisito può ridurre l'emissione esterna e l'accoppiamento reciproco dei segnali ad alta frequenza.
3. Più breve è il cavo del pin del dispositivo PCB ad alta frequenza, meglio è.
4. Meno strati di piombo alternano tra i pin dei dispositivi di circuito ad alta frequenza, meglio è. Cioè, meno vias (Via) utilizzati nel processo di connessione dei componenti, meglio è. Si misura che uno via può portare circa 0.5pF capacità distribuita e ridurre il numero di vias può aumentare significativamente la velocità.
5. Per il cablaggio PCB ad alta frequenza, prestare attenzione al crosstalk introdotto dal routing parallelo stretto delle linee di segnale. Se la distribuzione parallela non può essere evitata, una grande area può essere disposta sul lato opposto delle linee di segnale parallele per ridurre notevolmente le interferenze. Il cablaggio parallelo nello stesso strato è quasi inevitabile, ma le direzioni del cablaggio in due strati adiacenti devono essere perpendicolari l'uno all'altro.
6. Implementare misure di surround del filo di terra per linee di segnale particolarmente importanti o unità locali.
7. Vari fili di segnale non possono formare loop e fili di terra non possono formare loop di corrente.
8. Almeno un condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza dovrebbe essere installato vicino a ciascun circuito integrato (IC) e il condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere il più vicino possibile alla Vcc del dispositivo.
9. Quando il cavo di terra analogico (AGND), il cavo di terra digitale (DGND), ecc. sono collegati al cavo di terra pubblico, il choke ad alta frequenza dovrebbe essere utilizzato. Nell'assemblaggio effettivo del collegamento di strozzatura ad alta frequenza, viene spesso utilizzata la perlina in ferrite ad alta frequenza con un filo attraverso il centro, che può essere utilizzata come induttore nel diagramma schematico e un pacchetto di componenti e cablaggio sono definiti separatamente per esso nella libreria di componenti PCB. Spostarlo manualmente in una posizione appropriata vicino alla linea di terra comune.
La scelta del materiale di base PCB e l'impostazione del numero di strati PCB, la scelta dei componenti elettronici e le caratteristiche elettromagnetiche dei componenti elettronici, il layout dei componenti e la lunghezza e la larghezza delle linee di interconnessione tra i componenti, limitano la compatibilità elettromagnetica del PCB. Il circuito integrato (IC) sul PCB è la principale fonte di energia di interferenza elettromagnetica (EMI). La tecnologia di controllo dell'interferenza elettromagnetica convenzionale (EMI) comprende generalmente: layout ragionevole dei componenti, controllo ragionevole del cablaggio, configurazione ragionevole delle linee elettriche, messa a terra, condensatori filtranti, schermatura e altre misure per sopprimere l'interferenza elettromagnetica (EMI) sono molto efficaci, è ampiamente usato nella pratica ingegneristica.
1. La linea di segnale digitale ad alta frequenza dovrebbe essere breve, generalmente meno di 2inch (5cm), e più breve è meglio.
2. Le linee di segnale principali sono meglio concentrate nel centro della scheda PCB.
3. Il circuito di generazione dell'orologio dovrebbe essere vicino al centro della scheda PCB e il fan-out dell'orologio dovrebbe essere cablato in catena a margherita o parallelo.
4. La linea elettrica dovrebbe essere il più lontano possibile dalla linea di segnale digitale ad alta frequenza o separata dalla linea di terra. La distribuzione dell'alimentatore deve essere bassa induttanza (progettazione multicanale). Lo strato di potenza nel PCB multistrato è adiacente allo strato di terra, che è equivalente a un condensatore, che svolge un ruolo filtrante. La linea elettrica e la linea di terra sullo stesso strato dovrebbero essere il più vicino possibile. La lamina di rame intorno allo strato di potenza dovrebbe essere ritratta 20 volte la distanza tra i due strati piani rispetto allo strato di terra per garantire che il sistema abbia migliori prestazioni EMC. Il piano di terra non deve essere diviso. Se la linea del segnale ad alta velocità deve essere divisa sul piano di potenza, diversi condensatori a ponte a bassa impedenza dovrebbero essere posizionati vicino alla linea del segnale.
5. I fili utilizzati per i terminali di ingresso e uscita dovrebbero cercare di evitare di essere adiacenti e paralleli. È meglio aggiungere fili di terra tra i fili per evitare l'accoppiamento di feedback.
6. Quando lo spessore del foglio di rame è 50um e la larghezza è 1-1.5mm, la temperatura del filo sarà inferiore a 3 gradi Celsius attraverso una corrente di 2A. I fili della scheda PCB dovrebbero essere il più largo possibile. Per i circuiti integrati, in particolare i cavi di segnale dei circuiti digitali, di solito viene utilizzata la larghezza del cavo 4mil-12mil e la larghezza del cavo della linea elettrica e del cavo di massa è migliore di 40mil. La distanza minima dei fili è determinata principalmente dalla resistenza di isolamento e dalla tensione di rottura tra i fili nel peggiore dei casi, di solito viene selezionata una distanza del filo di oltre 4mil. Al fine di ridurre la conversazione incrociata tra i fili, la distanza tra i fili può essere aumentata se necessario e il filo di terra può essere inserito come isolamento tra i fili.
7. In tutti gli strati del PCB, i segnali digitali possono essere instradati solo nella parte digitale del circuito stampato e i segnali analogici possono essere instradati solo nella parte analogica del circuito stampato. La terra del circuito a bassa frequenza dovrebbe essere messa a terra in parallelo in un unico punto il più possibile. Quando il cablaggio effettivo è difficile, può essere parzialmente collegato in serie e quindi messo a terra in parallelo. Per realizzare la divisione degli alimentatori analogici e digitali, il cablaggio non può attraversare il divario tra gli alimentatori divisi. La linea di segnale che deve attraversare lo spazio tra gli alimentatori divisi dovrebbe essere posizionata sullo strato di cablaggio vicino al terreno di grande area.
8. Ci sono due problemi principali di compatibilità elettromagnetica causati dall'alimentazione elettrica e dal terreno nel PCB, uno è il rumore di alimentazione e l'altro è il rumore di terra. Secondo le dimensioni della corrente della scheda PCB, cercare di allargare la larghezza della linea elettrica e ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, rendere la direzione della linea elettrica e della linea di terra coerente con la direzione della trasmissione dei dati, che aiuta a migliorare la capacità anti-rumore. Attualmente, il rumore dell'alimentazione elettrica e del piano di terra può essere impostato al valore predefinito solo attraverso la misurazione di prodotti prototipo o la capacità di disaccoppiamento condensatore da parte di ingegneri esperti sulla base della loro esperienza.
