전자 설계 - PCB 설계의 SI 분석 후면 패널 커넥터 및 프로세스

1. 회로기판 후면판 커넥터 설계

PCB 백플레인 커넥터(backplane connector)는 대형 통신 장비, 초고성능 서버 및 슈퍼컴퓨터, 산업용 컴퓨터 및 하이엔드 스토리지 장치에 일반적으로 사용되는 커넥터입니다.기본 기능은 서브카드와 후면판을 연결하는 것입니다.단일 패널과 후면 패널 사이에는 90 ° 수직 구조가 형성되어 고속 차동 신호 (차동 신호) 또는 단일 신호 (단일 신호) 및 큰 전류를 전송하는 데 사용됩니다.

2mm HM 커넥터는 처음과 끝을 결합하여 설계되었습니다.A, B, C 등 다른 유형이 있습니다. A 유형의 두 기능 블록은 보드의 커넥터와 위치를 지정하는 부팅 및 위치 지정 기능을 갖추고 있어 잘못된 방향이 삽입되는 것을 방지합니다.B형은 포지셔닝 기능이 전혀 없다. C형은 접합단으로서 부분적인 포지셔닝 기능을 가지고 있다. 아래 그림과 같다.커넥터 조인트 그룹이나 개별 커넥터를 사용할 때는 커넥터 위치를 고려해야 합니다.2mm 커넥터는 두 가지 유형으로 기둥 간 차폐와 케이스 차폐가 있습니다.실제 커넥터를 사용할 때는 접지 핀 신호의 배치와 차단 요구에 따라 선택해야 한다.EMC 의 관점에서는 케이스를 차단하는 것이 좋습니다.고속 신호 전송을 위해 특별히 설계된 HS3 커넥터도 있습니다.커넥터 설계에서 핀과 신호 사이의 차폐를 고려했습니다.커넥터는 고속 신호 전송 과정에서 발생하는 간섭이 적고 신호 핀의 사용률도 높지만 가격이 더 비싸다.

원칙적으로 커넥터의 모델은 전송선의 모델이지만 신호 전송은 접지 평면을 참조하지 않으며 반환 경로는 접지 핀을 통해 형성됩니다.많은 신호선이 하나의 접지 회로를 함께 사용해야 하므로 커넥터 간섭으로 인한 전도 간섭에 주의해야 합니다.

커넥터 핀의 신호 배열에 대해 먼저 신호 분포를 확인하고 신호, 전원 및 접지 핀의 위치와 수량을 합리적으로 할당합니다.직렬 교란을 줄이고 방사선을 줄이며 접지 회로를 확보하는 원리다.각 신호 핀들 근처에 반환 경로가 있는 것이 좋습니다.관건은 신호선이 접지 핀을 통해 다른 신호와 분리되는 것이다.전기 플러그인을 고려할 때, 2mm HM 커넥터의 경우 전원 핀보다 접지 핀이 길고, 긴 핀은 접지 및 전원 연결 핀으로 할당됩니다.접지 핀과 신호를 사용하는 것이 좋습니다. 핀은 매화 문양으로 배열되어 있으며, 고속 신호와 접지 핀의 위치에 따라 엇갈려 배열되어 있어 교란을 줄일 수 있습니다.

둘째, PCB 설계 과정에서의 SI 분석

PCB 신호 무결성은 새로운 현상이 아니지만 디지털 분야의 초기에는 많은 주목을 받지 못했다.정보 기술의 발전과 인터넷 시대의 도래에 따라 사람들은 각종 고속 디지털 통신/계산 시스템을 통해 통신을 해야 한다.이 거대한 시장에서 신호 무결성 분석은 이러한 전자 제품 시스템의 신뢰할 수있는 운영을 보장하는 데 점점 더 중요한 역할을합니다.SI 이전 지침이 없으면 프로토타입이 항상 테스트 벤치에 있을 수 있습니다.케이블을 연결한 후 SI 인증이 없으면 애플리케이션에서 제품 오류가 발생할 수 있습니다.SI 분석은 고속 설계의 전체 프로세스에 걸쳐 진행되며 각 설계 단계와 긴밀하게 결합됩니다.일반적으로 SI 분석에는 연결 전 분석과 연결 후 분석의 두 가지 상태가 있습니다.

PCB 케이블 연결 전에 SI 분석을 사용하여 I/O 기술, 클럭 분포, 칩 패키징 유형, 장치 유형, 계층 스택, 핀들 할당, 네트워크 토폴로지, 종료 정책 등을 선택할 수 있습니다. SI 분석은 다양한 설계 매개변수를 종합적으로 고려하고 얻은 시나리오를 장치로 사용합니다.

레이아웃 및 라우팅 명령은 물리적 레이아웃의 신호 무결성을 보장합니다.그것은 소음과 시간 요구를 따를 것이다.SI 분석은 반복 설계 및 레이아웃/경로설정 재작업을 줄여 설계 주기를 줄입니다.

PCB 경로설정 후 SI 분석은 SI 설계 가이드와 설계 구속조건의 정확성을 검증합니다.반사 노이즈, 진동, 인터럽트 및 접지 반발과 같은 현재 설계의 SI 충돌을 확인합니다.또한 경로설정 후 분석은 예측 데이터나 모델이 아닌 물리적 레이아웃 데이터 구현에 기반하기 때문에 경로설정 전에 무시되는 SI 문제를 밝혀냈습니다.결론적으로, 더 정확한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있습니다.

전체 PCB 설계 과정에서 SI 분석을 완전히 따르는 경우 신뢰할 수 있는 고성능 시스템을 빠르게 구현할 수 있습니다.과거에는 레이아웃 엔지니어가 만든 물리적 설계가 기계 생산을 위한 기계적 레이아웃일 뿐 신호 무결성 설계는 거의 다루지 않았다.전자 시스템이 빠르게 발전함에 따라 하드웨어 개발을 담당하는 시스템 엔지니어들은 설계 규칙 및 케이블 연결 제한과 같은 신호 무결성 설계를 고려하지 않을 수 없게 되었습니다.일반적으로 이 분야에 대한 지식은 이전 제품 디자이너들이 쌓은 경험에서 비롯되기 때문에 SI 문제의 본질을 이해하지 못합니다.

이러한 과제를 해결하기 위해서는 전문 SI 엔지니어가 참여해야 합니다.새 부품이나 새 칩 패키징 또는 보드 생산 공정과 같은 새로운 공정을 고려할 때 SI 엔지니어는 SI 측면에서 기술의 전기 특성을 분석한 다음 SI 모델링 및 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 케이블 연결 지침을 개발하는 시뮬레이션을 수행합니다.이러한 SI 도구는 오버홀, 이력선 및 평면 스택과 같은 템플릿 레벨 상호 연결을 구성하기에 충분해야 합니다.또한 구동 / 부하 모델을 선택하면 어떻게 되는지 분석하고 정책을 종료할 수 있는 시뮬레이션 속도가 충분해야 합니다.마지막으로 SI 엔지니어는 일련의 설계 규칙을 작성하여 설계 엔지니어 및 케이블 연결 엔지니어에게 전달합니다.그런 다음 설계 엔지니어 (전체 시스템 설계 담당) 는 설계 규칙이 제대로 이행되었는지 확인해야 합니다.보드의 초기 경로설정과 레이아웃을 완료한 후 핵심 네트워크의 일부를 분석하고 경로설정 후 검증할 수 있습니다.SI 분석 프로세스는 많은 관련 네트워크와 관련되므로 SI 엔지니어가 원하는 정밀도에 미치지 못할 수 있더라도 시뮬레이션 속도가 빨라야 합니다.일단 연결되면

PCB 엔지니어는 SI 레이아웃과 경로설정 규칙을 획득하여 이러한 구속을 기반으로 최적화된 물리적 설계를 생성할 수 있으며 경로설정 시스템에서 SI 충돌에 대한 보고서를 제공할 수 있습니다.이러한 충돌의 경우 경로설정 엔지니어는 설계 엔지니어 및 시스템 엔지니어와 함께 이러한 SI 문제를 해결합니다.