精密PCB製造、高周波PCB、高速PCB、標準PCB、多層PCB、およびPCBアセンブリ。
図の概略図で PCBデジタル回路, デジタル信号の伝播は、1つの論理ゲートから他の論理ゲートまである
1 The basic concept of reflow
In the schematic diagram of a digital circuit, the propagation of a digital signal is from one logic gate to another logic gate. 信号は出力端から受信端部にワイヤを介して送られる. 一方向に流れているようです. 多くのデジタルエンジニアは、したがって、ループ経路が無関係であると思います, 結局, ドライバとレシーバの両方は、電圧モードデバイスとして指定される, それで、なぜ現在考慮する気があるのか! 事実上, 基本的な回路理論は、信号が電流によって伝播されると言う. 特に, それは電子の運動です. 電子流の特徴の一つは、電子がどこにもいないということです. 電流が流れても, 彼らは戻ってこなければならない. したがって, 電流は常にループに流れる, そして、回路のいかなるシグナルも閉ループの形で存在する. 高周波信号伝送用, 実際には、伝送線路とDC層との間に挟まれた誘電体キャパシタを充電するプロセスである.
2 The effect of backflow
Digital circuits usually rely on ground and power planes to complete reflow. 高周波信号と低周波信号の戻り経路は異なる. 低周波信号リターン, 最も低いインピーダンスでパスを選択する, 高周波信号リターン, 最小インダクタンスのパスを選択する.
シグナルドライバから現在の起動時, 信号線を通って流れ、信号受信端に注入される, 逆方向には常にリターン電流がある。負荷の接地ピンから始まる, 銅板を通る, 信号源に流れる, そして、信号線上の電流を流れることは、閉ループを形成する. 銅クラッド面を流れる電流に起因するノイズ周波数は、信号周波数と等価である. 信号周波数が高い, ノイズ周波数が高い. 論理ゲートは、絶対入力信号に応答しない, しかし、入力信号と基準ピンとの間の差に応答する. 単一点終端回路は、入力信号とその論理的接地基準面との間の差に反応する, したがって、接地参照面の妨害と信号経路への干渉は等しく重要である. 論理ゲートは、入力ピンおよび指定された参照ピンに応答する, and we donât know which one is the designated reference pin (for TTL, 通常は負の電源, ECLのために、それは通常正の電源です, but not all of them), このプロパティに関して, 差動信号の干渉防止能力は、グラウンドバウンスノイズ及びパワープレーン摺動に対して良好な効果を有する.
多くのデジタル信号が PCBボード are switched synchronously (such as CPU data bus, アドレスバス, etc.), これにより、過渡的な負荷電流が回路から回路へ、または回路から接地線へ流れる, due to the existence of the power wire and the ground wire Impedance will produce synchronous switching noise (SSN), and ground plane bounce noise (referred to as ground bounce) will also appear on the ground line. そして、プリントボード上の電源ラインおよび接地線の周囲の領域が大きいとき, 彼らの放射線エネルギーも大きい. したがって, ディジタルチップのスイッチング状態を解析する, そして、周囲の領域を減らすためにリターン方法をコントロールする処置をしてください. 面積, 最小放射線の目的.
IC 1は信号出力端子である, IC2 is the signal input terminal (in order to simplify the PCB モデル, it is assumed that the receiving terminal contains a downstream resistor), そして、第3のレイヤーは、グランド層である. IC 1とIC 2の両方は、第3のグランドプレーンからの両方である. 上部層の右上隅はパワープレーンである, 電源の正極に接続されている. C 1とC 2はそれぞれIC 1とIC 2のデカップリングコンデンサである. 図に示されるチップの電源及び接地ピンは、信号の送信及び受信端の電源及びグラウンドである.
低周波で, S 1端末が高レベルを出力するなら, 電流ループ全体は、電源がVCC電力面に接続されていることである, その後、オレンジパス, その後、S 1ターミナルから出てくる, そして、R 1端子を通してワイヤーの第2の層を通してIC 2に入ります. その後、GND層を入力し、赤色パスを介して電源の負極に戻る.
高周波で, の分布特性 PCB 信号に大きな影響を与える. 我々がしばしば話す地面戻りは、しばしば高周波信号で遭遇する問題です. 信号線のS 1からR 1までの増加電流があるとき, 外部磁場は急速に変化する, これは近くの導体に逆電流を誘起する. 第3の層のグランドプレーンが完全なグランドプレーンである場合, それから、青い破線によって、示される電流は、グランドプレーン12で生成される. 一番上の層が完全なパワープレーンを持っているならば, また、トップ層上の青い破線に沿ったリターンフローもある. この時に, 信号ループは電流ループが最も小さい, 外部に放射されるエネルギーは最小である, また、外部信号をカップルする能力も最小です. (The skin effect at high frequencies is also the smallest outward radiation energy, 原理は同じ.)
Because the high-frequency signal level and current change rapidly, しかし、変化期間は短いです, 必要なエネルギーはあまり大きくない, したがって、チップはチップに最も近いデカップリングコンデンサによって給電される. When C1 is large enough and the response is fast enough (it has a very low ESR value, セラミックコンデンサは、通常使用されます. セラミックコンデンサのESRはタンタルコンデンサよりもはるかに低い.), the orange path on the top layer and the red path on the GND layer can be It is regarded as non-existent (there is a current corresponding to the power supply of the entire board, but not the current corresponding to the signal shown in the figure).
したがって, 建設環境別, 電流の全経路は、IC 1のVcc 1−Vccの正極から、S 1−L 2−R 1の信号線−IC 2のGND−GND層の黄色経路−ビア−コンデンサの負電極−. 電流の垂直方向に茶色の等価電流があることが分かる, そして、磁場は、中央. 同時に, このトーラスは外部干渉に容易に結合できる. 図の信号がクロック信号である場合, 並列に8ビットのデータ線の集合がある, 同じチップの同じ電源で動く, 現在の戻りパスは同じです. データ線レベルが同じ方向に同じ時に反転する場合, クロックに大きな逆電流が誘起される. クロック線がよく合わないならば, このクロストークはクロック信号に致命的な影響を及ぼすのに十分である. この種のクロストークの強度は、干渉源の高及び低レベルの絶対値に比例しない, しかし、干渉源の電流変化率に比例する. 純粋に抵抗的な荷重, クロストーク電流はdiに比例する/DT = dv /(T¬10%-90%*R). 公式で, ディ/dt (rate of current change), dV (interference source swing) and R (interference source load) all refer to the parameters of the interference source (if it is a capacitive load, ディ/DTはT - TRACE 10と同じです.). 低周波信号が高速信号より少ないクロストークを持たない可能性がある式から分かる. すなわち、1 kHzの信号は必ずしも低速信号ではない, エッジの状況を総合的に考慮しなければならない. 急なエッジで信号を, 高調波成分が多い, そして、各周波数逓倍点で大きな振幅を有する. したがって, また、デバイスを選択するときに注意を払う必要があります. 盲目的に高速スイッチング速度でチップを選択しないでください. 費用が高いだけでなく, しかし、それはクロストークとEMC問題も増加させます.
隣接するパワープレーンまたは他のプレーン, 信号の両端に適切なコンデンサがある限り、GNDへの低反応経路を提供する, それから、この飛行機は、この信号のための戻り飛行機として使われることができます. 通常のアプリケーションでは, 対応するチップIO電源は、受信および送信のためにしばしば同じである, 一般的に0.01 - 0.各電源とグランド間の1 ufデカップリングコンデンサ, そして、これらのコンデンサも信号の両端にある, したがって、パワープレーンのリフロー効果は、接地面にのみ2番目である. しかし, 他のパワープレーンがリターンフローのために使われるならば, 信号の両端には接地への低いリアクタンス経路はしばしばない. このように, 隣接する平面において誘導された電流は、最も近いキャパシタンスを見つけ、接地に戻る. 「最寄りのコンデンサ」がスタートまたは終わりから遠く離れているならば, リターンは、完全なリターンパスを形成するために長い距離を旅行しなければならないでしょう, そして、この経路は隣接信号のための戻り経路でもあります, そして、この同じリターンフロー道路と一般的な地面干渉の影響は同じです, これは信号間のクロストークに等しい.
いくつかの避けられないクロス供給部門, a high-pass filter (such as a 10-ohm resistor string 680p capacitor) formed by a capacitor or RC series connection (such as a 10 ohm resistor string 680p capacitor) can be connected across the division. 特定の値はシグナルの種類によって決まります. 高周波リターンパスを提供する, but also to isolate the low-frequency crosstalk between the mutual planes). これは、電力面間にコンデンサを追加する問題を含む, それは少しおかしいようです, しかし、それは間違いなく効果的です. 若干の仕様がそれを許すならば, あなたは、分割の2つの面でコンデンサを地面に導くことができます.
戻り流のために他の飛行機を借りる場合, リターンパスを提供するために信号の両端にいくつかの小さなコンデンサを接地に追加するのがベストである. しかし、このアプローチはしばしば達成するのが難しい. 端子の近くの表面空間の大部分は、整合抵抗と、図2のデカップリングコンデンサによって占有されるためである PCBチップ.
