PCB技術 - 高速PCBにおける信号リフローとクロスセグメンテーション

信号リフローとクロスセグメンテーションは何ですか 高速PCB?

IC 1は信号出力端子であり、IC 2は信号入力端子である（第3層が接地接続された抵抗器を含むと仮定すると、PCBモデルw www . pcblx . comを簡略化するため）。IC 1とIC 2の両方は第3のグランドプレーンである。上部層の右上隅は電源プレーンであり、電源の正極に接続されている。C 1、C 2はそれぞれIC 1、IC 2のデカップリングコンデンサである。図のチップの電源ピンおよび接地ピンは、信号の送受信端である。

低周波数では、S 1端子がハイレベルを出力すると、電源はVCC電源プレーンにワイヤを介して接続され、次いで、オレンジパスを通ってIC 1に入り、S 1端子から出て、第2層目のR 1端子を通ってIC 2に入る。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。

しかし高周波で, の分布特性 PCBボード 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, 近傍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, 地面に青の点線があ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, 一番上の層に青い線もあります. ドット逆流. 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 frequency is also the smallest outward radiation energy, 原理は同じ.) Because the high frequency signal level and current change very quickly, 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である. 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、図中に構成された環境に従って。電流の全経路は、IC 1−1の“C 1−”Vccの正極からの信号である。図の信号がクロック信号であるならば、同じチップの同じ電源によって動かされて、平行に8ビットのデータ線のセットがあります現在のリターンパスは同じです。データ線レベルが同じ方向に同時に反転すると、クロックに大きな逆電流が誘起される。クロック線が十分に一致しない場合、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せず、干渉源の電流変化率に比例する。純粋に抵抗負荷の場合、漏話電流はdi／dt＝dv／（t 10 %−90 %＊r）に比例する。式において、di／dt（電流変化率）、dV（干渉振幅源の振幅）、R（干渉源負荷）は全て干渉源のパラメータを参照する（容量負荷であれば、di／dtはt 10 %と同じであり、90 %の正方形は逆比例する）。また、低速信号のクロストークは、高速信号のクロストークよりも小さいことは式からわかる。それは我々が言ったことです：1 kHzの信号は、必ずしも低速の信号ではない、我々は包括的にエッジの状況を考慮する必要があります。急なエッジを持つ信号では、高調波成分が多く、各周波数逓倍点で大きな振幅を有する。したがって、デバイスを選択するときにも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。コストが高くなるだけでなく、クロストークやEMC問題も増加します。

信号の両端に適切なコンデンサがあるので、隣接するパワープレーンまたは他のプレーンは、GNDに対して低反応経路を提供する限り、このプレーンは、この信号の戻り面として使用することができる。通常の用途においては、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り、一般的に、各電源および接地間には、0.01〜0.1μFのデカップリングコンデンサがあり、これらのコンデンサは、信号の両端にもあるので、パワープレーンのリフロー効果は、接地面に対してのみ2番目である。しかし、リターンフローのために他のパワープレーンを使用する場合、信号の両端の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、隣接するプレーンにおいて、誘導される電流は、最も近い静電容量を見つけて、グランドに復帰する。「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、リターンは完全な戻り経路を形成するために長い距離を旅行しなければなりません、そして、この経路は隣接した信号のためのリターン経路でもあります、そして、この同じリターンフローは道路と一般の地面干渉の影響は同じです。そして、それは信号の間のクロストークに等しいです。

いくつかの避けられないクロス供給分割状況, you can connect a capacitor or a high-pass filter (such as a 10 ohm resistor string 680p capacitor) formed by a capacitor or RC series across the split. 特定の値は、独自の信号型によって異なります, すなわち、Aを提供する 高周波PCB リターンパス, 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, 分割の2面は別々に地面に導かれる.

リターンフローのために他の飛行機を借りる場合には、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です。端子近傍の表面空間の大部分はチップの整合抵抗とデカップリングコンデンサで占められる。