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Quanto segue illustrerà la tecnologia del layout e del routing PCB a segnale misto attraverso la progettazione della scheda di interfaccia OC48. OC48 sta per Optical Carrier Standard 48, che è fondamentalmente orientato alla comunicazione ottica seriale 2.5Gb. È uno degli standard di comunicazione ottica ad alta capacità nelle moderne apparecchiature di comunicazione. La scheda di interfaccia OC48 contiene diversi tipici layout PCB a segnale misto e problemi di cablaggio. Il layout e il processo di cablaggio specificheranno la sequenza e i passaggi per risolvere lo schema di layout PCB a segnale misto.
La scheda OC48 contiene un ricetrasmettitore ottico che realizza la conversione bidirezionale di segnali ottici e segnali elettrici analogici. Processore di segnale digitale di ingresso o uscita del segnale analogico, DSP converte questi segnali analogici in livelli logici digitali, che possono essere collegati con microprocessore, array di gate programmabile, DSP e circuito di interfaccia del sistema a microprocessore sulla scheda OC48. Sono integrati anche il ciclo indipendente a blocco di fase, il filtro di alimentazione e la sorgente di tensione locale di riferimento.
Tra questi, il microprocessore è un dispositivo multi-potenza, la potenza principale è 2V e l'alimentazione del segnale I/O 3.3V è condivisa da altri dispositivi digitali sulla scheda. Sorgente digitale indipendente fornisce clock per OC48 I/O, microprocessore e sistema I/O.
Dopo aver controllato il layout e i requisiti di cablaggio di diversi blocchi di circuito funzionali, è inizialmente raccomandata una scheda a 12 strati. La configurazione degli strati microstrip e stripline può ridurre in modo sicuro l'accoppiamento degli strati di cablaggio adiacenti e migliorare il controllo dell'impedenza. Un livello di messa a terra è impostato tra il primo e il secondo livello per isolare il cablaggio di sorgenti di riferimento analogiche sensibili, core CPU e alimentatori PLL filtro dal microprocessore e dispositivi DSP sul primo livello. I piani di potenza e terra appaiono sempre in coppia, come quello che viene fatto sulla scheda OC48 per il piano di potenza condiviso 3.3V. Ciò ridurrà l'impedenza tra l'alimentazione elettrica e il terreno, riducendo così il rumore sul segnale di alimentazione.
Evitare di eseguire linee di clock digitali e linee di segnale analogico ad alta frequenza vicino al piano di alimentazione, altrimenti, il rumore del segnale di alimentazione sarà accoppiato al segnale analogico sensibile.
In base alle esigenze del cablaggio del segnale digitale, considerare attentamente l'uso di aperture del piano di terra analogico e di alimentazione (split), specialmente alle estremità di ingresso e uscita dei dispositivi a segnale misto. Passare attraverso un'apertura nello strato di segnale adiacente causerà discontinuità di impedenza e cicli di linea di trasmissione scadenti. Questi causeranno problemi di qualità del segnale, tempistica e EMI.
A volte l'aggiunta di più strati di terra, o l'utilizzo di più strati esterni per lo strato di alimentazione locale o lo strato di terra sotto un dispositivo, può eliminare l'apertura ed evitare i problemi di cui sopra. Sulla scheda di interfaccia OC48 vengono utilizzati strati di terra multipli. Mantenere la simmetria di impilamento della posizione dello strato di apertura e dello strato di cablaggio può evitare la deformazione della scheda e semplificare il processo di fabbricazione. Poiché 1 oncia di laminati rivestiti di rame sono altamente resistenti alle grandi correnti, 1 oncia di laminati rivestiti di rame dovrebbe essere utilizzato per lo strato di potenza 3,3V e lo strato di terra corrispondente, e 0,5 oncia di laminati rivestiti di rame possono essere utilizzati per altri strati. Ciò può ridurre alte correnti transitorie o picchi causati da fluttuazioni di tensione.
Se si progetta un sistema complesso dal piano di terra in su, è necessario utilizzare schede con uno spessore di 0,093 pollici e 0,100 pollici per sostenere lo strato di cablaggio e lo strato di isolamento del suolo. Lo spessore della scheda deve anche essere regolato in base alla dimensione del pad via e alla caratteristica di cablaggio del foro, in modo che il rapporto di aspetto del diametro del foro e dello spessore della scheda finita non superi il rapporto di aspetto del foro metallizzato fornito dal produttore.
Se si desidera progettare un prodotto commerciale a basso costo e ad alto rendimento con il minor numero di strati di cablaggio PCB, è necessario considerare attentamente i dettagli di cablaggio di tutti gli alimentatori speciali sul PCB a segnale misto prima del layout o del cablaggio. Prima di iniziare il layout e il routing, lasciare che il produttore target riveda il piano preliminare di stratificazione. Fondamentalmente, la stratificazione dovrebbe essere basata sullo spessore del prodotto finito, il numero di strati, il peso del rame, l'impedenza (con tolleranza) e la dimensione del più piccolo tramite pad e fori, e il produttore dovrebbe fornire una raccomandazione scritta di stratificazione.
La proposta dovrebbe includere tutti gli esempi di configurazione di stripline ad impedenza controllata e microstripping line. È necessario considerare la combinazione della previsione dell'impedenza e dell'impedenza del produttore del PCB, quindi utilizzare queste previsioni di impedenza per verificare le caratteristiche di routing del segnale nello strumento di simulazione utilizzato per sviluppare regole di routing CAD.
