PCB Tecnico - Interpretazione del concetto di progettazione introduttiva di PCB ad alta velocità

Per fare progettazione PCB ad alta velocità, è necessario prima comprendere i seguenti concetti di base, che sono la base.

uno, che cosa è l'interferenza elettromagnetica (EMI) e la compatibilità elettromagnetica (EMC)?

(Interferenza elettromagnetica), ci sono due tipi di interferenza condotta e interferenza irradiata. L'interferenza condotta si riferisce all'accoppiamento (interferenza) dei segnali su una rete elettrica ad un'altra rete elettrica attraverso un mezzo conduttivo. L'interferenza radiata si riferisce alla sorgente di interferenza che collega (interferenza) il suo segnale ad un'altra rete elettrica attraverso lo spazio. Nel PCB ad alta velocità e nella progettazione del sistema, le linee di segnale ad alta frequenza, i pin del circuito integrato, i vari connettori, ecc. possono diventare sorgenti di interferenza di radiazione con caratteristiche dell'antenna, che possono emettere onde elettromagnetiche e influenzare altri sistemi o altri sottosistemi nel sistema. lavoro normale.

Dall'avvento della tecnologia di riduzione del rumore nei sistemi elettronici a metà degli anni '70, è dovuto principalmente alla Commissione federale delle comunicazioni degli Stati Uniti nel 1990 e all'Unione europea nel 1992 che hanno proposto regolamenti sui prodotti digitali commerciali. Queste normative impongono alle aziende di garantire che i loro prodotti siano conformi a una rigorosa suscettibilità magnetica. E le linee guida per il lancio. I prodotti conformi a queste normative sono chiamati EMC (Electromagnetic Compatibility).

Due, che cos'è l'integrità del segnale (integrità del segnale)?

L'integrità del segnale si riferisce alla qualità del segnale sulla linea del segnale. Un segnale con buona integrità del segnale significa che ha il valore del livello di tensione che deve essere raggiunto quando è necessario. La scarsa integrità del segnale non è causata da un singolo fattore, ma da molteplici fattori nella progettazione a livello di scheda. I principali problemi di integrità del segnale includono riflessione, oscillazione, rimbalzo al suolo, crosstalk, ecc.

tre, cos'è il riflesso?

Il riflesso è l'eco sulla linea di trasmissione. Parte della potenza del segnale (tensione e corrente) viene trasmessa alla linea e raggiunge il carico, ma parte viene riflessa. Se la sorgente e il carico hanno la stessa impedenza, la riflessione non si verificherà.

Il disallineamento di impedenza tra la sorgente e il carico causerà riflessi sulla linea e il carico rifletterà parte della tensione di ritorno alla sorgente. Se l'impedenza di carico è inferiore all'impedenza di sorgente, la tensione riflessa è negativa. Al contrario, se l'impedenza di carico è maggiore dell'impedenza di sorgente, la tensione riflessa è positiva. Variazioni di fattori come la geometria del cablaggio, la terminazione errata del cavo, la trasmissione tramite connettori e discontinuità nel piano di potenza possono causare tali riflessi.

Quattro, cos'è il crosstalk?

Il crosstalk è l'accoppiamento tra due linee di segnale e l'induttanza reciproca e la capacità reciproca tra le linee di segnale causano rumore sulla linea. L'accoppiamento capacitivo induce la corrente di accoppiamento e l'accoppiamento induttivo induce la tensione di accoppiamento. I parametri dello strato PCB, la spaziatura della linea del segnale, le caratteristiche elettriche dell'estremità motrice e dell'estremità ricevente e il metodo di terminazione della linea hanno tutti un certo impatto sul crosstalk.

Cinque, cosa sono "overshoot" e "undershoot"?

Overshoot è il primo picco o valle che supera la tensione impostata - per i bordi in salita si riferisce alla tensione più alta e per i bordi in caduta si riferisce alla tensione più bassa. Sottopiede si riferisce alla valle o cima successiva. Un eccesso eccessivo può causare il funzionamento del diodo di protezione, portando a guasti prematuri. Un eccessivo sottoshoot può causare falsi errori di clock o dati (malfunzionamento).

sei. Cos'e' suonare e arrotondare?

Il fenomeno dell'oscillazione è ripetuto overshoot e undershoot. L'oscillazione del segnale e l'oscillazione circostante sono causate da induttanza e capacità eccessive sulla linea. L'oscillazione appartiene allo stato sottosmorzato e l'oscillazione circostante appartiene allo stato sovrasmorzato. I problemi di integrità del segnale di solito si verificano nei segnali periodici, come gli orologi. Oscillazione e oscillazione surround sono causate da molti fattori come la riflessione. L'oscillazione può essere ridotta con una corretta terminazione, ma è impossibile eliminarla completamente.

sette. Che cosa sono rumore di rimbalzo dell'aereo di terra e rumore di ritorno?

Quando c'è una grande sovratensione di corrente nel circuito, causerà rumore di rimbalzo del piano di terra (indicato come rimbalzo di terra). Ad esempio, quando un gran numero di uscite del chip è acceso contemporaneamente, una grande corrente transitoria fluirà attraverso il piano di potenza del chip e della scheda., L'induttanza e la resistenza del pacchetto del chip e del piano di potenza causeranno rumore di potenza, che produrrà fluttuazioni di tensione e cambiamenti sul piano reale di terra (0V). Questo rumore influenzerà le azioni di altri componenti. L'aumento della capacità di carico, la diminuzione della resistenza al carico, l'aumento dell'induttanza a terra e l'aumento del numero di dispositivi di commutazione allo stesso tempo porteranno all'aumento del rimbalzo a terra.

A causa della divisione del piano di terra (compresa potenza e terra), ad esempio, il piano di terra è diviso in terra digitale, terra analogica, terra di schermatura, ecc., quando il segnale digitale va all'area di terra analogica, verrà generato il rumore di ritorno del piano di terra. Allo stesso modo, lo strato di potenza può anche essere diviso in 2.5V, 3.3V, 5V, ecc. Pertanto, nella progettazione PCB a più tensione, il rumore di rimbalzo e il rumore di ritorno del piano di terra necessitano di particolare attenzione.

8. Qual è la differenza tra dominio di tempo e dominio di frequenza?

Il dominio temporale è il processo di variazioni di tensione o corrente basate sul tempo, che può essere osservato con un oscilloscopio. Di solito viene utilizzato per scoprire i ritardi, lo sviamento, l'overshoot, il sottoshoot e i tempi di assestamento da pin a pin.

Il dominio di frequenza è il processo di variazioni di tensione o corrente basate sulla frequenza, che può essere osservato con un analizzatore di spettro. È comunemente usato per il confronto tra forme d'onda e FCC e altri limiti di controllo EMI.

9. Che cos'è l'impedenza?

Impedenza è il rapporto tra la tensione in ingresso e la corrente in ingresso sulla linea di trasmissione (Z0=V/I). Quando una sorgente invia un segnale alla linea, impedirà di guidare fino a 2 * TD, la sorgente non vede il suo cambiamento, dove TD è il ritardo della linea (ritardo).

10. Che cosa è il tempo di regolamento?

Il tempo di assestamento è il tempo necessario per un segnale oscillante per stabilizzarsi ad un valore finale specificato.

11.What è il ritardo pin-to-pin (ritardo)?

Il ritardo pin-to-pin si riferisce al tempo tra il cambiamento dello stato del conducente e il cambiamento dello stato del ricevitore. Questi cambiamenti di solito si verificano al 50% di una determinata tensione. Il ritardo minimo si verifica quando l'uscita supera per la prima volta la soglia indicata (soglia), e il ritardo massimo si verifica quando l'uscita supera per l'ultima volta la soglia di tensione (soglia). Misura tutte queste condizioni.

12.What is skew?

L'offset del segnale è l'offset di tempo tra il raggiungimento di ricevitori diversi per la stessa rete. L'offset viene utilizzato anche per la deviazione temporale dell'orologio e l'arrivo dei dati sul cancello logico.

13. Qual è il tasso di rotazione?

La velocità di rotazione è la pendenza del bordo (la velocità di variazione del tempo nella tensione di un segnale). La specifica tecnica di I/O (come PCI) è compresa tra due tensioni. Questa è la velocità di rotazione, che può essere misurata.

14. Cos'è una linea silenziosa?

Non cambia durante il ciclo di clock corrente. È anche chiamata linea "bloccata" o linea statica. Crosstalk (Crosstalk) può causare una linea statica di commutazione all'interno di un ciclo di clock.

15.What is false clocking?

Fake clock significa che l'orologio cambia inconsciamente stato (a volte tra VIL o VIH) quando supera la soglia. Di solito è causato da eccessivo sottoshoot o crosstalk.