PCB Tecnico - Sintesi e analisi della causa delle regole di progettazione PCB ad alta velocità

1. la frequenza dell'orologio della scheda PCB supera 5MHZ o il tempo di aumento del segnale è inferiore a 5ns, generalmente è richiesto un disegno della scheda multistrato.

Motivo: L'area del ciclo del segnale può essere ben controllata adottando la progettazione della scheda multistrato.

2. per le schede multistrato, lo strato di cablaggio chiave (lo strato in cui si trovano la linea dell'orologio, il bus, la linea del segnale di interfaccia, la linea di radiofrequenza, la linea del segnale di reset, la linea del segnale di selezione del chip e le varie linee del segnale di controllo) dovrebbe essere adiacente al piano di terra completo, preferibilmente tra due piani di terra.

Motivo: Le linee di segnale chiave sono generalmente forti radiazioni o linee di segnale estremamente sensibili. Il cablaggio vicino al piano di terra può ridurre l'area del ciclo del segnale, ridurre l'intensità della radiazione o migliorare la capacità anti-interferenza.

3. Per le schede monostrato, entrambi i lati delle linee di segnale chiave dovrebbero essere coperti con terra.

Motivo: Il segnale chiave è coperto con terra da entrambi i lati, da un lato, può ridurre l'area del ciclo del segnale e, dall'altro, può impedire la crosstalk tra la linea del segnale e altre linee del segnale.

4. per le schede a doppio strato, una grande area di terra è posata sul piano di proiezione delle linee di segnale chiave, o il terreno è perforato come una scheda singola.

Motivo: lo stesso come il segnale chiave della scheda multistrato è vicino al piano di terra.

5. In una scheda multistrato, il piano di potenza dovrebbe essere ritratto da 5H-20H rispetto al suo piano di terra adiacente (H è la distanza tra l'alimentazione elettrica e il piano di terra).

Motivo: L'indentazione del piano di potenza rispetto al suo piano di terra di ritorno può efficacemente sopprimere il problema della radiazione del bordo.

6. Il piano di proiezione dello strato di cablaggio dovrebbe essere nell'area dello strato del piano di riflusso.

Motivo: Se lo strato di cablaggio non è nell'area di proiezione dello strato piano di riflusso, causerà problemi di radiazione del bordo e aumenterà l'area del ciclo del segnale, con conseguente aumento della radiazione differenziale.

7. Nella scheda multistrato, gli strati TOP e BOTTOM della scheda singola non dovrebbero avere linee di segnale più grandi di 50MHZ per quanto possibile.

Motivo: È meglio camminare il segnale ad alta frequenza tra i due strati piani per sopprimere la sua radiazione allo spazio.

8. Per una scheda singola con una frequenza di funzionamento a livello di scheda superiore a 50MHz, se il secondo strato e il penultimo strato sono strati di cablaggio, gli strati TOP e BOOTTOM dovrebbero essere coperti con foglio di rame a terra.

Motivo: È meglio camminare il segnale ad alta frequenza tra i due strati piani per sopprimere la sua radiazione allo spazio.

9. Nelle schede multistrato, il piano di potenza di lavoro principale della scheda singola (il piano di potenza più ampiamente usato) dovrebbe essere in prossimità del suo piano di terra.

Motivo: Il piano di potenza adiacente e il piano di terra possono ridurre efficacemente l'area del ciclo del circuito di alimentazione.

10. In una scheda a singolo strato, ci deve essere un filo di terra accanto e parallelo alla traccia di alimentazione.

Motivo: ridurre l'area del ciclo di corrente dell'alimentazione elettrica.

11. In una scheda a doppio strato, ci deve essere un filo di terra accanto e parallelo alla linea di alimentazione.

Motivo: ridurre l'area del ciclo di corrente dell'alimentazione elettrica.

12. Nel design stratificato, cercare di evitare l'impostazione adiacente dello strato di cablaggio. Se è inevitabile che gli strati di cablaggio siano adiacenti l'uno all'altro, la distanza tra i due strati di cablaggio dovrebbe essere opportunamente aumentata e la distanza tra lo strato di cablaggio e il suo circuito di segnale dovrebbe essere ridotta.

Motivo: Tracce parallele del segnale su strati di cablaggio adiacenti possono causare crosstalk del segnale.

13. Gli strati piani adiacenti dovrebbero evitare sovrapposizioni dei loro piani di proiezione.

Motivo: Quando le proiezioni si sovrappongono, la capacità di accoppiamento tra gli strati causerà il rumore tra gli strati di accoppiarsi tra loro.

14. Quando si progetta il layout PCB, pienamente rispettare il principio di progettazione di posizionare in una linea retta lungo la direzione del flusso del segnale e cercare di evitare il loop avanti e indietro.

Motivo: Evitare l'accoppiamento diretto del segnale e influenzare la qualità del segnale.

15. Quando più circuiti di modulo sono posizionati sullo stesso PCB, circuiti digitali e circuiti analogici e circuiti ad alta velocità e bassa velocità dovrebbero essere disposti separatamente.

Motivo: Evitare interferenze reciproche tra circuiti digitali, circuiti analogici, circuiti ad alta velocità e circuiti a bassa velocità.

16. Quando ci sono circuiti ad alta, media e bassa velocità sul circuito stampato allo stesso tempo, seguire i circuiti ad alta e media velocità e stare lontano dall'interfaccia.

Motivo: Evitare il rumore del circuito ad alta frequenza da irradiare verso l'esterno attraverso l'interfaccia.

17. I condensatori di accumulo di energia e filtro ad alta frequenza dovrebbero essere posizionati vicino a circuiti di unità o dispositivi con grandi cambiamenti di corrente (come moduli di alimentazione: terminali di ingresso e uscita, ventilatori e relè).

Motivo: L'esistenza di condensatori di accumulo di energia può ridurre l'area del ciclo di grandi cicli di corrente.

18. Il circuito filtrante della porta di ingresso di potenza della scheda PCB dovrebbe essere posizionato vicino all'interfaccia.

Motivo: per evitare il riavvolgimento della linea filtrata.

19. Sul PCB, i componenti di filtraggio, protezione e isolamento del circuito di interfaccia devono essere posizionati vicino all'interfaccia.

Motivo: Può raggiungere efficacemente gli effetti della protezione, del filtraggio e dell'isolamento.

20. Se c'è sia un filtro che un circuito di protezione all'interfaccia, il principio di prima protezione e poi filtro dovrebbe essere seguito.

Motivo: Il circuito di protezione è utilizzato per la soppressione esterna di sovratensione e sovracorrente. Se il circuito di protezione è posizionato dopo il circuito del filtro, il circuito del filtro sarà danneggiato da sovratensione e sovracorrente.

21. Durante il layout, assicurarsi che le linee di ingresso e uscita del circuito filtro (filtro), isolamento e circuito di protezione non si accoppiano tra loro.

Motivo: Quando le tracce di ingresso e uscita del circuito di cui sopra sono accoppiate tra loro, l'effetto di filtraggio, isolamento o protezione sarà indebolito.

22. Se sulla scheda è progettata un'interfaccia "terra pulita", i dispositivi di filtraggio e isolamento devono essere posizionati sulla banda di isolamento tra la "terra pulita" e il terreno di lavoro.

Motivo: Evitare l'accoppiamento di dispositivi di filtraggio o isolamento tra loro attraverso lo strato piano per indebolire l'effetto.

23. Ad eccezione dei dispositivi di filtraggio e protezione, nessun altro dispositivo può essere posizionato sul "terreno pulito".

Motivo: Lo scopo del progetto "terreno pulito" è quello di garantire che la radiazione dell'interfaccia sia minima e che il "terreno pulito" sia facilmente accoppiato da interferenze esterne, quindi non ci dovrebbero essere altri circuiti e dispositivi irrilevanti sul "terreno pulito".

24. tenere forti dispositivi di radiazione quali cristalli, oscillatori di cristallo, relè, alimentatori di commutazione, ecc. lontano dal connettore di interfaccia scheda almeno 1000 mil.

Motivo: L'interferenza si irradia direttamente o la corrente sarà accoppiata al cavo in uscita per irradiarsi verso l'esterno.

25. I circuiti sensibili o i dispositivi (come i circuiti di reset, i circuiti WATCHDOG, ecc.) dovrebbero essere ad almeno 1000 mil di distanza dai bordi della scheda, in particolare dal bordo dell'interfaccia della scheda.

Motivo: i luoghi simili alle interfacce a scheda singola sono i luoghi più facilmente accoppiati da interferenze esterne (come l'elettricità statica), e circuiti sensibili come i circuiti di reset e i circuiti watchdog possono facilmente causare il malfunzionamento del sistema.

26. I condensatori del filtro per il filtraggio IC devono essere posizionati il più vicino possibile ai pin di alimentazione del chip.

Motivo: Più il condensatore è vicino al perno, più piccola è l'area del ciclo ad alta frequenza e più piccola è la radiazione.

27. Per la resistenza corrispondente di serie di start-end, dovrebbe essere posizionato vicino alla sua fine di uscita del segnale.

Motivo: Lo scopo di progettazione della resistenza di corrispondenza di serie di inizio-fine è quello di aggiungere l'impedenza di uscita dell'estremità di uscita del chip e l'impedenza della resistenza di serie all'impedenza caratteristica della traccia. La resistenza corrispondente è posta alla fine, che non può soddisfare l'equazione di cui sopra.

28. Le tracce PCB non possono avere tracce ad angolo retto o acuto.

Motivo: Il cablaggio ad angolo retto porta a discontinuità nell'impedenza, portando alla trasmissione del segnale, con conseguente squillo o overshoot e forte radiazione EMI.

29. Evitare il più possibile l'impostazione dei livelli di cablaggio adiacenti. Quando è inevitabile, cercare di rendere le tracce nei due strati di cablaggio perpendicolari l'uno all'altro o la lunghezza delle tracce parallele è inferiore a 1000mil.

Motivo: per ridurre il crosstalk tra tracce parallele.

30. Se la scheda ha uno strato di cablaggio del segnale interno, le linee di segnale chiave come orologi dovrebbero essere disposte sullo strato interno (lo strato di cablaggio preferito è preferito).

Motivo: l'implementazione di segnali chiave sullo strato di cablaggio interno può svolgere un ruolo di schermatura.

31. Si raccomanda di coprire il filo di terra su entrambi i lati della linea dell'orologio e il filo di terra deve essere messo a terra ogni 3000mil.

Motivo: Assicurarsi che le potenzialità di tutti i punti sulla linea di terra del pacchetto siano uguali.

32. Tracce chiave del segnale come orologi, bus e linee di radiofrequenza e altre tracce parallele sullo stesso livello dovrebbero soddisfare il principio 3W.

Motivo: Evitare le conversazioni incrociate tra i segnali.

33. Le pastiglie di fusibili di montaggio superficiale, perline magnetiche, induttori e condensatori al tantalio utilizzati per gli alimentatori con corrente ¢ 1A non dovrebbero essere inferiori a due vias collegati allo strato piano.

Motivo: Ridurre l'impedenza equivalente della via.

34. Le linee di segnale differenziali dovrebbero essere sullo stesso strato, uguale lunghezza e funzionare in parallelo, mantenendo l'impedenza uniforme e non ci dovrebbe essere nessun altro cablaggio tra le linee differenziali.

Motivo: per garantire che l'impedenza di modo comune della coppia di linee differenziali sia uguale a migliorare la sua capacità anti-interferenza.

35. Le tracce del segnale chiave non devono attraversare l'area divisoria (compreso il gap del piano di riferimento causato da vias e pad).

Motivo: Il cablaggio attraverso la partizione aumenterà l'area del ciclo di segnale.

36. Quando è inevitabile dividere la linea del segnale attraverso il suo piano di ritorno, si raccomanda di utilizzare un approccio condensatore a ponte vicino alla divisione della portata del segnale. Il valore del condensatore è 1nF.

Motivo: Quando la portata del segnale è divisa, l'area del ciclo è spesso aumentata. Il metodo di messa a terra del ponte è artificialmente impostato per il ciclo del segnale. .

37. Non avere altre tracce di segnale irrilevanti sotto il filtro (circuito filtro) sulla scheda.

Motivo: La capacità distribuita indebolirà l'effetto filtrante del filtro.

38. Le linee di segnale in ingresso e in uscita del filtro (circuito filtro) non possono essere parallele o incrociate.

Motivo: Evitare l'accoppiamento diretto tra le tracce prima e dopo il filtraggio.

39. La distanza tra la linea del segnale chiave e il bordo del piano di riferimento è â ư¥ 3H (H è l'altezza della linea dal piano di riferimento).

Motivo: sopprimere l'effetto di radiazione del bordo.

40. Per i componenti di messa a terra del guscio metallico, il rame macinato dovrebbe essere posato sullo strato superiore dell'area di proiezione.

Motivo: La capacità distribuita tra il guscio metallico e il rame a terra viene utilizzata per sopprimere la radiazione esterna e migliorare l'immunità.

41. Nella scheda a singolo strato o a doppio strato, prestare attenzione al design di "minimizzazione dell'area del ciclo" durante il cablaggio.

Motivo: Più piccola è l'area del loop, più piccola è la radiazione esterna del loop e più forte è la capacità anti-interferenza.

42. Quando la linea del segnale (specialmente la linea del segnale chiave) è cambiata strato, il terreno via dovrebbe essere progettato vicino al cambiamento dello strato tramite foro.

Motivo: L'area del loop del segnale può essere ridotta.

43. linee dell'orologio, linee degli autobus, linee di radiofrequenza, ecc.: Le linee del segnale di radiazione forte sono lontane dalle linee del segnale fuori dall'interfaccia.

Motivo: Evitare l'interferenza di forti linee di segnale di radiazione dall'accoppiamento alle linee di segnale in uscita e irradiarsi verso l'esterno.

44. Le linee sensibili del segnale quali le linee del segnale di reset, le linee del segnale di selezione del chip, i segnali di controllo del sistema, ecc. sono lontane dalle linee del segnale fuori dall'interfaccia.

Motivo: La linea di segnale che esce dall'interfaccia porta spesso in interferenze esterne e quando è accoppiata alla linea di segnale sensibile, causerà il malfunzionamento del sistema.

45. In pannelli singoli e doppi, il routing del condensatore filtro dovrebbe essere filtrato prima dal condensatore filtro e poi ai pin del dispositivo.

Motivo: La tensione di alimentazione viene filtrata prima di fornire energia al IC e il rumore alimentato dal IC all'alimentazione elettrica sarà filtrato anche dal condensatore.

46. In un singolo o doppio pannello, se la linea di alimentazione è molto lunga, i condensatori di disaccoppiamento dovrebbero essere aggiunti a terra ogni 3000mil e il valore del condensatore è 10uF + 1000pF.

Motivo: filtrare il rumore PCB ad alta frequenza sulla linea elettrica.

47. Il cavo di massa e il cavo di alimentazione del condensatore del filtro devono essere il più spesso e corto possibile.

Motivo: L'induttanza di serie equivalente ridurrà la frequenza di risonanza del condensatore e indebolirà il suo effetto filtrante ad alta frequenza