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PCB技術

PCB技術 - PCBレイアウトにおけるプロルーティング戦略

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PCB技術 - PCBレイアウトにおけるプロルーティング戦略

PCBレイアウトにおけるプロルーティング戦略

2021-10-24
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Author:Downs

レイアウトは、最も基本的な技術の一つです PCB設計 エンジニア. 配線の品質はシステム全体の性能に直接影響する. 大部分の高速設計理論は最終的に実現され、レイアウトを通して検証される. したがって, 配線は高速で重要である PCB設計. 以下は、その合理性を分析して、実際の配線で遭遇するかもしれない若干の状況のために最適化されたルーティング戦略を与えます. 主に直角角度ルーティングから, 差動ルーティング, 蛇紋線と他の3面.

直角ルート設定

一般に、直角ルート設定は PCB 配線, そして、それは、配線の質を測定する基準の1つにほぼなりました. 直角角度ルーティングが信号伝送に与える影響? 原則的に, 直角ルートは送電線の線幅を変えるでしょう, インピーダンスの不連続性をもたらす. 事実上, 直角角度ルーティング, DUN角度と鋭角角度ルーティングはインピーダンス変化を引き起こすかもしれません.

信号に対する直角角度ルーティングの影響は主に3つの局面に反映されます:最初に、コーナーは立ち上がり時間を遅くするために伝送線上の容量性負荷に等しいことができます第2に、不連続インピーダンスは信号の反射を引き起こす第3は、直角チップによって生成されるEMIである。

伝送線路の直角に起因する寄生容量は以下の実験式で計算できる。

C = 61 W ( ER )[ size = 1 ] 1 / 2 [/ size ]/ z 0

上記式において、Cはコーナー(単位:PF)の等価容量、Wは配線幅(単位:インチ)、縦軸は媒体の比誘電率、R 0は伝送線路の特性インピーダンスである。例えば、4ミル50オームの伝送線路が1/4アンペアでr=4.3)、直角の電気容量は約0.0101 pFであり、それによる立ち上がり時間の変化を推定することができる。

T 10 - 90 % = 2.2 * C * Z 0 / 2 = 2.2 * 0.0101 * 50 / 2 = 0.556 ps

PCB

計算により,直角配線による静電容量効果は極めて小さいことが分かった。

直角線の線幅が大きくなるとインピーダンスが低下し、ある特定の信号反射現象が生じる。伝送線路の章で言及したインピーダンス計算式に従って線幅が増加した後の等価インピーダンスを計算し,次に経験式に従って反射係数を計算した。


また、△□(ZS−Z 0)/(ZS+Z 0)となる。一般的に、直角配線によるインピーダンス変化は7 %〜20 %であり、最大反射率は約0.1である。また、以下の図から分かるように、伝送線路のインピーダンスはW/2ラインの長い時間内に最小値に変化し、W/2時間後に通常のインピーダンスに戻る。インピーダンス変化の全時間は非常に短く,しばしば10 ps以内である。このような高速かつ小さな変化は一般的な信号伝送にはほとんど無視できる。

多くの人々は、右のルーティングのこの理解を持って、チップが電磁波を送受信するのが簡単であると考えて、EMIを生み出します。しかし,多くの実用試験の結果は,直角配線は直線より明白なemiを生成しないことを示した。おそらく、現在の楽器の性能とテストレベルは、テストの精度を制限しますが、少なくとも直角方向のルーティングの放射線は、楽器自体の測定誤差よりも少ないという問題を示しています。

一般的に言って、直角ルートは予想通りひどいものではありません。少なくともGHz以下のアプリケーションでは、静電容量、反射、EMIのような効果はTDR試験にほとんど反映されない。高速PCB設計技術者は、レイアウト、電源/グラウンド設計、配線設計、ビアおよび他の態様に集中するべきである。もちろん、直角配線の影響はあまり深刻ではないが、将来的に直角配線をとることはできない。詳細に注意を払うすべての優秀なエンジニアのための必要な基本的な品質です。さらに、デジタル回路の急速な発展に伴い、PCB技術者によって処理される信号周波数は、10 GHzを超えるRF設計分野にまで増加し続け、これらの小さな直角は高速問題の焦点になるかもしれない。


PCB Differential routing

差動信号は、高速回路設計においてますます広く使用されている。回路の最も重要な信号は、しばしば差動構造設計を採用する。何がそんなに人気がありますか?PCB設計においていかに良好な性能を確保できるか次の2つの質問に対して、次の部分について議論します。

差動信号とは何か一般的に、ドライバは2つの等価および反転信号を送り、受信機は、2つの電圧の差を比較することによって、論理状態が“0”または“1”であるか否かを判断する。差動信号を伝送する一対の配線は差動ルーティングと呼ばれる。