PCBニュース - 高速DSPシステムにおけるPCBボードの安全性の確保方法

高速DSPシステムにおけるPCBボードの安全性の確保方法

マイクロエレクトロニクス技術の急速な発展, ITSの設計 プリント基板 低速設計から完全に異なる挙動特性を示す, それで, シグナル完全性問題, 加重干渉問題, 電磁両立性問題, など.

これらの問題を解決する方法は主に回路設計に依存する. したがって, のデザイン品質 プリント基板 非常に重要です, そして、最適設計概念を現実に変える唯一の方法です. 以下に、信頼性設計に注目すべきいくつかの課題について述べる PCBボード 高速DSPシステム.

最初に考えるべきことは PCB基板設計 高速DSPシステムの電源設計. 電源設計, 通常、信号完全性問題を解決するために、以下の方法が使用される.

力と地のデカップリングを考える

DSP動作周波数の増加に伴い, DSPおよび他のIC部品は、小型化され、密にパッケージ化される傾向がある. 通常, 回路設計において多層基板を考慮する. 電力と接地の両方が専用層を使用することが推奨される, 複数の電源, 例えば, DSP I/電源電圧は、コア電源電圧とは異なる, つの異なる電源層を使用することができる. 処理コストが高い場合 多層板 考慮, 特別な層は、より多くの配線または比較的重要な電源のために使うことができます. 電源は信号線と同じようにルーティングすることができる, しかし、線の幅は十分でなければなりません.

回路基板が専用接地層及び電力層を有するか否かに関係なく、特定の合理的に分布するキャパシタンスを電源と接地との間に追加しなければならない。スペースを節約し、スルーホールの数を減らすために、より多くのチップコンデンサを使用することをお勧めします。チップコンデンサは、PCBボード、すなわち半田付け面の背面に配置することができる。チップコンデンサはスルーホールに接続されており、スルーホールを介して電源及びグランドに接続されている。

Separate analog and digital power planes
High-speed and high-precision analog components are sensitive to digital signals. 例えば, 増幅器は、スイッチング信号を増幅してパルス信号に接近させる, だから、ボードのアナログとデジタル部分, パワー層は一般に分離される必要がある.

Isolate sensitive signals
Some sensitive signals (such as high-frequency clocks) are particularly sensitive to noise interference, そして、それらのために高レベルの隔離措置を取らなければならない. The high-frequency clock (a clock above 20MHz, or a clock with a flip time of less than 5ns) must have a ground wire escort, クロック線幅は、少なくとも10マイル, そして、護衛地面ワイヤー幅は、少なくとも20マイルでなければなりません. 穴は地面とよく接している, そして、5 cmごとに地面に接続するためにパンチされますクロック送信側には、直列に直列に直列に接続されている. これらのラインによってもたらされる信号ノイズに起因する干渉は避けられる.

Software and hardware anti-interference design
Generally, 高速DSP応用システム PCBボード システムの特定の要件に従ってユーザーによって設計されます. 限られた設計能力と実験室条件により, 完全で信頼できる干渉防止処置がとられないならば, 一度作業環境が理想的でない, 電磁妨害は、DSPプログラムフローが無秩序になる原因です. DSPの正常な作業コードが回復できないとき, プログラムが実行されるか、クラッシュします, また、いくつかのコンポーネントが破損することがあります. 対応する干渉防止対策を講じるには注意が必要である.

Hardware anti-jamming design
The hardware anti-interference efficiency is high. システム複雑さ, コスト, ボリュームは我慢できます, ハードウェア干渉防止設計は好ましい. 一般的に使用されるハードウェアのアンチジャミング技術は次のように要約することができます。

（1）ハードウェアフィルタリング：RCフィルタは、あらゆる種類の高周波干渉信号を大きく減衰させることができる。例えば、「バリ」の干渉を抑制することができる。

2）合理的な接地接地系の合理的設計高速ディジタル・アナログ回路システムでは、低インピーダンス、大面積接地層を有することが非常に重要である。グランド層は高周波電流に対する低インピーダンス帰還経路を提供するだけでなく、EMIおよびRFIも小さく、また、外部干渉に対してもシールド効果を有する。PCB設計の間、デジタルグラウンドからアナログ地面を切り離してください。

3）遮蔽対策：交流電力，高周波電力，高電圧機器，電気アークで発生した電気火花は電磁波を発生し，電磁妨害の騒音源となる。金属シェルは、上記の装置を囲んで、それらを接地するために用いることができる。電磁誘導による干渉のシールドのペアは非常に効果的です。

（4）光電分離：光アイソレータは、異なる回路基板間の相互干渉を効果的に回避することができる。高速光電アイソレータは、DSPおよび他のデバイス（例えばセンサ、スイッチなど）のインターフェースでしばしば使用される。

放熱設計

熱放散を容易にするために、プリント基板は、独自に設置するのがベストであり、基板間隔は2 cmよりも大きくなければならない。同時に、プリント基板上のコンポーネントのレイアウト規則に注意してください。水平方向において、高電力デバイスは、熱伝達経路を短くするために可能な限りプリント板のエッジの近くに置かれる垂直方向には、他の構成要素の温度に対する影響を低減するために、高出力デバイスがプリント基板の頂部近くに配置される。温度に対してより敏感な構成要素は、比較的低い温度で可能な限りの領域に配置されるべきであり、大量の熱を発生するデバイスの直上に配置されるべきではない。

高速DSP応用システムの様々な設計において，理論から現実までの完全な設計をどのように変換するかは，高品質のプリント基板に依存する。増加、どのように信号の品質を改善することは非常に重要です。したがって、システムの性能が良いかどうかは、設計者のPCBプリント板の品質から分離できない。

電磁両立性設計

電磁的適合性は、複雑な電磁環境で正常に動作する電子機器の能力を指す。電磁両立性設計の目的は，電子機器があらゆる外部干渉を抑制し，他の電子機器への電子機器の電磁干渉を低減することである。実際のPCBボードにおいては、隣接する信号間のクロストークが多かれ少なかれ、電磁干渉現象が存在する。クロストークの大きさは、ループ間の分布キャパシタンスおよび分布インダクタンスに関係する。このような信号間の相互電磁干渉を解決するためには、以下のような対策をとることができる。

合理的な線幅

プリント配線への過渡電流による衝撃干渉は主にプリント配線のインダクタンスに起因し、そのインダクタンスはプリント配線の長さに比例し、その幅に反比例する。従って、ショートワイヤとワイドワイヤの使用は干渉を抑制するのに有益である。クロックリード線及びバスドライバ信号線は、大きな過渡電流を有することが多く、そのプリント配線は可能な限り短くする必要がある。個別部品の回路については、要求されるプリントワイヤ幅は約1.5 mmである集積回路はプリントワイヤ幅を0 . 2 mmの1／2〜1 . 0 mmの間で選択した。

それは、チックタックつま先ネットワーク配線構造を採用します。

具体的な方法は、第1の層の上に水平に配線することである プリントプリント board, そして次の層に垂直に配線する.