전자 설계 - 고속 PCB 설계 10대 중요 지식 공유

고속 PCB 설계에 대한 학습에서는 일반적인 신호 무결성, 반사, 인터럽트, 전력 노이즈, 필터링 등과 같은 많은 지식을 이해하고 습득해야 합니다. 이 문서에서는 고속 PCB 설계와 관련된 10가지 중요한 지식을 공유하고 학습에 도움이 되기를 바랍니다.

신호 무결성

신호 무결성(SI)은 일반 금속선, 광학 장비 또는 기타 매체가 될 수 있는 전송 경로를 따라 신호 품질을 나타냅니다.

간단한 도체는 단거리와 낮은 비트레이트에서 충실하게 신호를 전송할 수 있다.

그러나 장거리, 높은 비트레이트의 신호가 여러 개의 다른 도체를 통과하면 다중 효과는 신호의 신뢰성을 떨어뜨려 시스템이나 장치가 제대로 작동하지 못하게 한다.

집적 회로 출력 전환 속도와 PCB 밀도가 높아짐에 따라 신호 무결성은 고속 디지털 PCB 설계에서 반드시 주목해야 할 문제 중 하나가 되었다.

컴포넌트와 PCB 보드의 매개변수, PCB 보드의 컴포넌트 레이아웃, 고속 신호의 케이블 연결 등은 신호 무결성 문제를 초래하여 시스템 작동이 불안정하고 심지어 전혀 작동하지 않습니다.

신호의 완전성 문제는 주로 벨, 직렬 교란, 접지 반등, 편향, 신호 손실과 전원 중의 소음을 포함한다.

반사

반사는 전송선의 메아리이다.일부 신호 출력 (전압 및 전류) 은 회로로 전송되어 부하에 도달하지만 일부는 반사됩니다.

전원 및 부하에 동일한 임피던스가 있으면 반사되지 않습니다.전원 공급 장치와 부하 간의 임피던스 불일치로 인해 온라인 반사가 발생하며 부하는 일부 전압을 다시 전원에 반사합니다.

로드 임피던스가 소스 임피던스보다 작으면 반사 전압이 음이고 반대로 로드 임피던스가 소스 임피던스보다 크면 반사 전압이 양입니다.

이 반사는 케이블 연결 기하학적 형태 변경, 잘못된 컨덕터 터미널, 커넥터를 통한 전송 및 전원 평면의 불연속성으로 인해 발생할 수 있습니다.

교란

직렬 교란은 두 신호선 사이의 결합이다.신호선 사이의 상호 감지와 허용차가 선로의 소음을 야기했다.

커패시터 결합은 결합 전류를 초래하고, 전감 결합은 결합 전압을 초래한다.PCB 보드 레이어의 매개변수, 신호선 사이의 거리, 구동단과 수신단의 전기 특성 및 선로의 연결 방식은 모두 직렬 교란에 일정한 영향을 미친다.

특성 임피던스

몇 가지 개념을 명확히 하기 위해, 우리는 종종 임피던스, 특성 임피던스, 순간 임피던스를 볼 수 있습니다. 엄밀히 말하면 그들은 다르지만 여전히 임피던스의 기본 정의입니다.

전송선 시작점의 입력 임피던스를 임피던스라고 합니다.

신호가 언제든지 부딪히는 순간 임피던스를 순간 임피던스라고 한다.

전송선에 일정한 순간 임피던스가 있으면 전송선의 특성 임피던스라고 합니다.

특성 임피던스는 신호가 전송선을 따라 전송될 때의 순간적 임피던스를 묘사하는데 이것은 전송선 회로에서 신호의 완전성에 영향을 주는 주요 요소이다.

달리 명시되지 않는 한 특성 임피던스를 일반적으로 전송선 임피던스라고 합니다.

PS: 고속 PCB 설계의 경우 신호 전송 중 임피던스를 가능한 한 안정적으로 유지하는 것이 목표입니다.

전송선 특성 임피던스가 안정적입니다.

전원 무결성

전원 무결성(PI)은 전원 공급 장치와 대상 지역의 전압과 전류가 요구 사항을 충족하는지 확인하는 데 사용됩니다.

오늘날의 전자 제품에서는 전력 무결성이 매우 중요합니다.전원 무결성에는 칩 레벨, 칩 패키징 레벨, 보드 레벨 및 시스템 레벨이 있습니다.

여기서 보드 레벨 전원 공급 장치의 무결성은 다음 세 가지 요구 사항을 충족해야 합니다.

칩 핀의 전압 텍스쳐를 사양보다 작게 만듭니다 (예: 전압과 1V 사이의 오차가 +/-50mV 미만임).

접지 바운스 제어(동기식 스위치 노이즈 SSN, 동기식 스위치 출력 SSO라고도 함)

전자기 간섭(EMI) 감소 및 전자기 호환성 유지(EMC): 배전망 (PDN) 은 회로 기판형 도체이므로 소음을 쉽게 전송하고 수신할 수 있는 안테나입니다.

전원 소음

전력 노이즈는 전송 노이즈 스펙트럼이 약 10kHz~30MHz이며 최대 150MHz에 달하는 전자기 간섭입니다.

전원 소음, 특히 순간적 소음 간섭은 상승 속도가 빠르고 지속 시간이 짧으며 전압 진폭이 커서 운행한다

가정성이 강하여 마이크로컴퓨터와 디지털전기기구가 엄중한 교란을 일으킨다.

고주파 회로에서 전원의 소음은 고주파 신호에 뚜렷한 영향을 미친다.따라서 전원 공급 장치의 첫 번째 요구 사항은 낮은 소음입니다.깨끗한 바닥은 여기에서 깨끗한 전기만큼 중요하다.

여과기

필터링은 신호의 특정 주파수 대역 주파수를 필터링하는 작업으로 방해를 억제하고 방지하는 중요한 조치이다.

병렬 버스

버스는 둘 이상의 디바이스 간 통신에 사용되는 공유 물리적 채널입니다.신호 케이블의 집합이자 여러 어셈블리 간의 공통 연결입니다.구성 요소 간에 정보를 전송하는 데 사용됩니다.

버스는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 하나는 병렬 버스이고 다른 하나는 직렬 버스입니다.

병렬 버스: 여러 개의 데이터를 동시에 전송할 수 있습니다. 마치 넓은 도로처럼 여러 대의 차가 병렬적으로 운행할 수 있고 양방향 단방향 구분이 있습니다.

직렬 버스

직렬 버스: 한 번에 하나의 데이터만 전송할 수 있습니다. 마치 한 대의 차만 운행할 수 있는 좁은 도로와 같습니다.데이터는 긴 데이터 문자열처럼 보이도록 하나 둘 전송되어야 하므로 직렬이라고 합니다.

토폴로지

토폴로지는 네트워크의 각 사이트가 서로 연결되는 형태입니다.PCB 설계의 토폴로지는 칩 간의 연결 관계를 가리킨다.

흔히 볼 수 있는 토폴로지 구조는 점대점, 데이지 체인, 원격 클러스터, 별 모양 등을 포함한다.