PCB技術 - 混合信号PCB基板設計法は何か？

現代混合信号のもう一つの難しさPCB基板設計 は、より多くの異なるデジタル論理デバイスがあることです, GTLのような, LVTTL, LVCMOSとLVDS論理. 各論理回路の論理しきい値と電圧振幅は異なる, しかし、これらは異なるしきい値と電圧スイング回路をPCB上で一緒に設計する必要があります. ヒア, 高密度の徹底分析, 高性能, 混合信号 PCBレイアウト 配線設計, あなたは成功戦略と技術を習得することができます.

混合信号PCB設計のレイアウトと配線方法の解析

混合信号回路配線の基礎

デジタルおよびアナログ回路が同じボード上の同じ構成要素を共有するとき、回路のレイアウトおよび配線は、方法論的でなければならない。

混合信号のPCB設計では、電源配線のための特別な要求があり、アナログノイズとデジタル回路ノイズをノイズカップリングを避けるために分離する必要があり、レイアウトや配線の複雑さが増す。電力伝送ラインのための特別な要件およびアナログ回路とデジタル回路との間のノイズ結合を分離する要件は、混合信号PCBのレイアウトおよび配線の複雑さをさらに増大させた。

A／D変換器のアナログアンプの電源とA／Dコンバータのデジタル電源とを接続すれば、アナログ部分と回路のデジタル部分との相互影響が生じるおそれがある。おそらく、入出力コネクタの位置のために、レイアウト計画はデジタルおよびアナログ回路の配線を混ぜ合わせなければならない。

レイアウトとルーティングの前に、エンジニアはレイアウトとルーティング計画の基本的な弱点を理解しなければなりません。偽の判断でさえ、大部分のエンジニアは、潜在的電気効果を特定するためにレイアウトと配線情報を使用する傾向があります。

現代混信信号PCBのレイアウトと配線

混合信号の技術を以下に示す PCBレイアウト とOC 48インターフェースカードの設計を通してのルーティング. OC 48は光キャリア標準48を表している, これは基本的に2.5 Gbシリアル光通信. 現代通信機器における大容量光通信規格の一つである. OC 48インターフェースカードはいくつかの典型的な混合信号を含んでいます PCBレイアウト 配線問題. レイアウトおよび配線プロセスは、混合信号を解決するためのシーケンスおよびステップを指定する PCBレイアウト スキーム.

OC 48カードは、光信号とアナログ電気信号の双方向変換を実現する光トランシーバを含む。アナログ信号入出力デジタル信号プロセッサは、DSPがこれらのアナログ信号をデジタル論理レベルに変換する。独立した位相同期ループ、パワーフィルタおよびローカル基準電圧源もまた集積化される。

異なる機能回路ブロックのレイアウトおよび配線要件をチェックした後に、12層板は最初に推薦される。マイクロストリップおよびストリップライン層の構成は、隣接する配線層の結合を安全に低減し、インピーダンス制御を改善することができる。接地レイヤーは、第1のレイヤー上のマイクロプロセッサおよびDSPデバイスから、敏感なアナログ基準ソース、CPUコアおよびPLLフィルタ電源の配線を絶縁するために第1および第2のレイヤーの間でセットされる。パワーとグラウンドプレーンは常にペアで、共有3.3 V電源プレーンのOC 48カードで行われたものと同じです。これにより、電源と接地との間のインピーダンスが低減され、それにより電力信号のノイズが低減される。

そうでなければ、電力信号のノイズは、敏感なアナログ信号に結合される。

デジタル信号配線のニーズに応じて、特に混合信号デバイスの入力端および出力端において、電力およびアナログ接地面開口（スプリット）の使用を注意深く考慮する。隣接する信号層の開口部を通過することにより、インピーダンス不連続および伝送線路ループが悪い。これらは信号品質、タイミング、およびEMI問題を引き起こします。

いくつかの接地層を追加するか、またはデバイスの下のローカルパワー層または接地層にいくつかの外側の層を使用することによって、開口部を除去し、上記の問題を回避することができる。OC 48インタフェースカードに複数の接地層を使用します。開口層および配線層の位置のスタティック対称性を維持することにより、カード変形を回避し、製造工程を簡略化することができる。銅クラッド積層材の1オンスは大きな電流に対して高い抵抗性を有しているので、3.1 Vのパワー層とそれに対応する接地層には1オンスの銅クラッド積層材を使用し、他の層には0.5Åの銅クラッド積層体を使用することができる。これは、電圧変動に起因する過渡的な高い電流またはスパイクを減少させることができる。

地上からの複雑なシステムを設計する場合は、配線層と接地分離層をサポートするために0.093インチと0.100インチの厚さのカードを使用する必要があります。また、カードの厚さは、バイアパッドの大きさやホールの配線特性に応じて調整しなければならないので、完成したカードの厚さに対するホール径のアスペクト比は製造者が提供するメタライズ穴のアスペクト比を超えない。

あなたが低コストを設計したいならば, 配線層の数が少ない高収率の商用製品, あなたは慎重にすべての特殊電源の配線の詳細を検討する必要があります混合信号PCBレイアウトまたは配線の前に. レイアウトとルーティングを開始する前に, ターゲットメーカによる予備層計画の見直し. ほぼ, 層は、完成品の厚さに基づいているべきである, 層の数, 銅の重さ, インピーダンス（公差付き）, と最小のビアパッドとホールのサイズ. 製造業者は、書面による層の推薦を提供すべきである.

提案された提案は、制御インピーダンスストリップラインとマイクロストリップラインのすべての構成例を含むべきである。あなたのインピーダンス予測をメーカーのインピーダンスと組み合わせる必要があります。次に、これらのインピーダンス予測を用いて、CADルーティングルールを開発するために使用されるシミュレーションツールの信号ルーティング特性を検証する。