PCBブログ - 良いPCB板を作る方法

誰もが知っている PCBボード 設計された回路図をリアルに変える PCBボード. このプロセスを過小評価してください. 工学では実現するのが難しいが、原理的に働くものが多い, または、それは他の人が達成できるものです, 他には. したがって, Aを作るのは難しくない PCBボード, しかし、それはAの良い仕事をする簡単な仕事でありません PCBボード. マイクロエレクトロニクスの分野における2つの大きな困難は高周波信号と弱信号の処理である. この点で, レベル PCBボード 生産は特に重要である. 同じ原理設計, 同じ構成要素, と PCBボード異なる人々によって生み出されるsは、異なる特徴を持ちます. 結果, では、どうすれば良いのですか PCBボード? 過去の経験に基づいて, 以下の側面について意見を共有したい。

あなたのデザイン目標について

設計課題を受信する際には、まず、通常のPCBボード、高周波PCBボード、小型の信号処理PCBボード、または高周波信号と小信号処理の両方を備えたPCBボードの設計目標を明らかにする必要がある。通常のPCBボードであれば、レイアウトと配線が合理的で、きちんとしていて、機械的な寸法が正確であれば、中負荷ラインと長線があれば、負荷を減らすために何らかの手段を使用しなければならない。ボード上に40 MHz以上の信号線がある場合、これらの信号線、例えば線間のクロストークのような特別な考慮が必要である。周波数が高い場合は、配線の長さに厳しい制限が生じる。分散パラメータのネットワーク理論によれば，高速回路と配線の相互作用はシステム設計において無視できない決定的要因である。ゲート伝送速度の増加に伴って、信号線上の反対はそれに応じて増加する。そして、隣接した信号線間のクロストークは比例的に増加する。通常、高速回路の消費電力、放熱性も大きい。高速PCBを作るとき、ボードに十分な注意を払うべきです。ミリボルトレベルの弱い信号またはマイクロボルトレベルの弱い信号がボード上にある場合、これらの信号線には特別な注意が必要である。小信号が弱すぎるので、他の強い信号に干渉するのは非常に簡単であり、遮蔽対策がしばしば必要である。大幅に信号対雑音比を減らす。その結果、有用信号はノイズに圧倒され、効果的に抽出することができない。委員会のコミッショニングも設計段階で考慮すべきである。テストポイントの物理的位置やテストポイントの分離などの要因は無視することはできない。なぜなら、いくつかの小さな信号と高周波信号を直接測定用プローブに加えることができないからである。さらに、基板の層数、使用する部品のパッケージ形状、基板の機械的強度など、他の関連する要因を考慮すべきである。PCBボードを作る前に、デザインの設計目標を知る必要がある。

2 .使用するコンポーネントの機能のレイアウトとルーティング要件を理解する

LOTIとAPHで使用されるアナログ信号増幅器のようなレイアウトと配線のために特別なコンポーネントがいくつかの特別なコンポーネントを持っていることを私たちは知っています。アナログ信号増幅器は、安定した電源および小さなリップルを必要とする。アナログ小信号部分は、できるだけ電力装置から遠ざかるべきである。otiボードでは，小信号増幅部もまた，シールド電磁シールドをシールドするシールドカバーを備えている。ntoiボードに使用されているglinkチップは，eclプロセスを採用し，多くの電力を消費し発熱を生じる。レイアウト中の放熱問題に特別な考慮が必要である。自然の放熱が使用されるならば、GLinkチップは空気循環が比較的滑らかであるところに置かなければなりません。そして、散らされる熱は、他のチップに大きな影響を及ぼすことができません。ボードがスピーカーや他の高出力デバイスを装備している場合、それはまた、十分な注意を払う必要があります電源に深刻な汚染を引き起こす可能性があります。

コンポーネントレイアウトの考察

構成要素のレイアウトにおいて考慮される第1の要因の1つは電気的性能である。配線に密接に関連している部品は、できるだけ一緒に配置する必要があります。特にいくつかの高速線では、レイアウトはできるだけ短いはずです。電力信号と小さな信号装置は分離する。回路性能を満足するという前提においても，部品は，美しく，美しく，試験に便利であることを考慮する必要がある。ボードの機械的サイズとソケットの位置も注意深く考慮する必要があります。高速システムにおける相互接続の接地遅延伝搬時間はシステム設計における最初の考察である。信号線の伝送時間は、システム全体の速度、特に高速ECL回路に大きな影響を与える。集積回路ブロック自体の速度は非常に高いが、バックプレーン（通常1 nsの長さの約30 cm）で通常の相互接続ラインを使用することにより、遅延時間を増加させ、それはシステム速度を大幅に減少させることができる。シフトレジスタおよび同期カウンタのような同期作業コンポーネントは同じプラグイン・ボードに置かれる。その理由は、異なるプラグイン・ボードに対するクロック信号の伝送遅延時間は等しくない。そして、それはシフトレジスタのマスターエラーを引き起こすことができる。同期が重要であるボードは、共通のクロック源から各ボードへのクロックラインの長さは等しくなければならない。

配線に関する考察

OTNIとスターファイバネットワークの設計が完了すると、将来的に設計される100 MHz以上の高速信号線を持つボードが増えてくる。高速線の基本概念を紹介した。プリント回路基板上の任意の「長い」信号経路は伝送線路とみなすことができる。ラインの伝播遅延時間が信号立上り時間より非常に短いならば、信号上昇の間に生じるどんな反射もかき消されます。オーバーシュート、キックバックとリンギングはもはや存在しています。現在のMOS回路の大部分については、立ち上がり時間とライン伝送遅延時間との比が非常に大きいため、信号歪みのないメータでトレースを測定することができる。そして、より速い論理回路のために、特に超高速。集積回路に関しては、エッジ速度の増加のため、他のいかなる処置もとられない場合、トレースの長さはシグナル完全性を維持するために大幅に短くされなければならない。高速回路を重大な波形歪みなしで比較的長い線に作用させる2つの方法がある。TTLは高速降下するためのショットキーダイオードクランプを使用し、オーバーシュートは接地電位以下の1つのダイオード降下にクランプされる。これは、次のキックバックの大きさを減少させ、より遅い立ち上がりエッジはオーバーシュートを可能にするが、レベル“H”状態では回路の比較的高い出力インピーダンス（50〜80アンペア）によって減衰する。hctシリーズデバイスでは，schottkyダイオードクランプと直列抵抗終端法を使用すれば改善が改善される。効果は、より明白です。より高いビットレートおよびより速いエッジ率で、上に記載されているTTL成形方法は、信号線に沿ってファンアウトがあるとき、いくぶん不十分である。線の反射波のために、彼らは高いビットレートで結合する傾向があります。そして、厳しい信号歪曲を引き起こして、干渉への免疫を減らしました。このため、反射問題を解決するためには、通常、ECL方式のラインインピーダンス整合法が用いられる。このように、反射は制御されることができて、シグナル完全性が保証されることができます。厳密に言えば、従来のTTL及びCMOSデバイスは、エッジ速度が遅いので、伝送ラインは非常に必要とされない。伝送線は、より速いエッジ速度を有する高速ECLデバイスのために必ずしも必要でない。しかし、伝送線路を使用する場合、ワイヤ遅延を予測し、インピーダンス整合を介して反射及び振動を制御できる利点がある。伝送線を使用するかどうか決定する5つの基本的な要因がある。システム信号のエッジ率、（2）配線距離（3）容量性負荷（どれだけのファンアウト）、（4）抵抗負荷（線終端方法）；（5）許容パーセントキックバック及びオーバーシュート（AC免疫の低下）。

いくつかのタイプの伝送線

1）同軸ケーブルとツイストペア：システム間接続に使用されることが多い。同軸ケーブルの特性インピーダンスは通常50〜75 & acd ; 75 & acd ;で、ツイストペアは通常110アンペアである。

2）プリント基板上のマイクロストリップ線路，マイクロストリップラインはストリップ導体（信号線）である。誘電体とグランドプレーンから分離。ラインの接地面からの厚さ、幅、および距離が制御可能であれば、その特性インピーダンスも制御可能である。マイクロストリップ線路の単位長さ当たりの伝搬遅延時間は誘電率に依存し，線幅や間隔とは無関係である。

3）プリント板のストリップライン

ストリップラインは、2つの導電面間の誘電体の中央に配置された銅ストリップラインである。ラインの厚さと幅、媒体の誘電率、および2つの導電面間の距離が制御可能である場合、ラインの特性インピーダンスも制御可能である。ストリップラインの単位長あたりの伝搬遅延時間は、線の幅または間隔に関係する。関係ない使用する媒体の比誘電率にのみ依存する。

伝送線を終了します：線の特性インピーダンスに等しい抵抗で線の受信端を終了してください, 次に、伝送線路を並列終端接続と呼ぶ. 電気性能を得るために主に用いられる, 駆動分散負荷を含む. 電力消費を節約するために時々, 104のコンデンサは、終端抵抗器と直列に接続されてAC終端回路104を形成する, これは効果的にDC損失を減らすことができます. 抵抗器は、ドライバと伝送ラインの間に直列に接続される, そして、ラインの終わりは、終端抵抗器にもはや接続されません. この終了方法を直列終端と呼ぶ. オーバーシュートとロングラインのリンギングは、直列減衰または直列終端技術で制御することができる. Series damping is achieved by using a small resistor (usually 10 to 75Ω) in series with the output of the drive gate. This damping method is suitable for use with wires whose characteristic impedance is controlled (such as backplane wiring, 接地面のない回路基板, そして、ほとんどのワイヤーラップ, etc.). The value of the series resistor when terminated in series is related to the circuit (drive gate) output impedance. 和は伝送線路の特性インピーダンスに等しい. 直列終端されたラインは、集中した負荷だけが終了およびより長い伝播遅延時間. しかし, これは冗長直列終端伝送線路を使用して克服することができる. 両方の並列終端ラインはそれぞれの利点を持っている, どちらを使用するかは、デザイナーの趣味とシステムの要件によって決まる. コンプリート. 長い行の負荷は、長い行を駆動するドライブゲートの送信遅延時間に影響しない, また、信号のエッジ速度に影響を与えませんか, しかし、長い線に沿った信号の伝送遅延時間を増加させる. 大ファンを運転するとき, 負荷は支線短絡線を通ってラインに沿って分配され得る, 直列終端のように行の負荷を集約しなければならない端末の代わりに. 直列終端法は、回路にいくつかの並列負荷線を駆動する能力を有する. 負荷によって引き起こされる遅延時間の増加は、対応する並列終端ラインの約2倍である, 短線はエッジ速度を遅くし、容量性負荷による駆動ゲート遅延時間を増加させる. しかし, 直列終端ラインのクロストークは、並列終端ラインのクロストークよりも大きい。主な理由は、直列終端配線に沿って伝送される信号の振幅が、論理振幅の1／2であることである, したがって、スイッチ電流は並列終端スイッチ電流の半分である, 信号エネルギーは小さい. クロストークも小さい PCBボード.