PCB 뉴스 - 회로 기판 설계 중 어떻게 합리적으로 배선할 것인가

PCB 보드 배선은 하나의 예술이라고 할 수 있다. 우수한 보드 설계는 회로의 원리와 기능의 실현을 포함한 모든 측면을 고려해야 하며, EMI, EMC, ESD, 신호 무결성 등 전기적 특성과 고출력 칩의 기계적 구조와 열을 고려해야 한다.그리고 회로기판의 미관을 고려한다.이것은 PCB 복제 보드 업계에서도 중요합니다.

PCB 레이아웃을 탐색하는 법을 배우기 전에 다양한 참고서에서 PCB 레이아웃의 다양한 규칙을 볼 수 있습니다.비록 많은 규칙들이 어느 정도 같은 내포를 가지고 있을 수 있지만, 그것들은 다르다.실제 배치 실천에서 서로 다른 중점이 있을 수 있고 심지어 규칙 간의 충돌도 나타날 수 있다.예를 들어, 규칙 1은 신호 전송 경로가 가능한 한 짧다는 것이고, 규칙 2는 고주파 배선은 임피던스 일치가 필요하다는 것이다.

DDR MEMORY 버스의 레이아웃을 고려할 때 SOP에 패키지된 MEMERY 칩은 모든 TRACK에 대해 규칙 1을 구현할 수 없습니다.올바른 방법은 임피던스 일치를 고려하여 비교적 짧은 시간 내에 모든 TRACK을 구현하는 것입니다.그러므로 실제 배선에서 규칙 간의 불호환은 독자가 배선 과정에서 의식적으로, 효과적으로 이러한 규칙을 사용하고 각종 의문을 일으키며 심지어 이런저런 막연한 규칙에 빠져 어찌할 바를 모르게 할 수 있다.여러 가지 경로설정 규칙은 지침에 불과하며 실제 경로설정 과정은 지속적인 타협과 결합하여 최대의 효과를 거두어야 한다는 점을 강조해야 한다.나는 네가 실제 배선에서 의식적으로 이러한 규칙에 주의하기만 하면 많든 적든 배선의 효과에 도움이 될 것이라고 생각한다.

1. 전체 시스템의 측면에서 각 모듈 신호의 성질을 분석하고 전체 시스템에서의 위치를 확정함으로써 모듈이 배치와 배선에서의 우선순위를 확정하는 것은 전체 시스템에 중요한 의미를 가진다. 이것은 실제 배선 과정이 필요하다.

전체 레이아웃 규칙은 모듈이 아날로그 회로인지 디지털 회로인지, 고주파 회로인지 저주파 회로인지, 주요 간섭원인지 민감한 핵심 신호인지 등을 구분해야 한다. 따라서 레이아웃 전에 모듈 속성, 기능,전원, 특정 신호 주파수, 전류, 전류 강도 등을 사용하여 PCB 보드에 모듈의 레이아웃을 결정합니다.일반적으로 기계구조를 확정할 때 복잡한 시스템은 N가지 부동한 배치방법을 가지게 되는데 이는 일부 규칙의 절충이 있어야 시스템의 각도에서 최적의 배치를 찾을수 있다.

디지털 모듈에는 SDRAM clock과 같은 클럭이 있으며 클럭 회로는 EMC에 영향을 미치는 주요 요소입니다.집적 회로의 대부분의 소음은 클럭 주파수 및 여러 번의 고조파와 관련이 있습니다.클럭 신호가 정현파일 경우 잘못 처리되면 해당 주파수 또는 해당 주파수 배수의 간섭 소스에 시스템에 기여합니다.시계 신호가 방파일 경우 시스템에 노이즈가 발생합니다.주파수 교란원을 분산하다.동시에 CLOCK는 여전히 간섭에 취약한 신호입니다.시계가 방해를 받으면 디지털 시스템에 미치는 영향은 가히 짐작할 수 있다.따라서 클럭 회로 모듈은 레이아웃과 케이블 연결 과정에서 다양한 규칙이 우선적으로 고려되는 핵심 모듈입니다.

현재 많은 내장형 하드웨어 시스템에도 다양한 인터럽트 모듈이 있습니다.인터럽트 트리거에는 레벨 트리거와 에지 트리거가 포함됩니다.상승 가장자리로 설정된 중단이 발생하면 외부 간섭으로 트리거가 연속적으로 트리거되어 결국 RTOS가 처리되지 않아 막히는 현상이 발생합니다.

이 원리에 근거하여 두 가지 간단한 회로 배치를 분석하다.내가 접촉한 한 휴대폰하드웨어플랫폼에서 디스플레이의 밝기회로는 부동한 맥폭의 PWM신호와 RC적분기회로를 사용하여 부동한 백라이트전압을 구축하여 실현되였다.PWM 신호는 CLOCK에 비해 시스템 전체의 EMI에 일정한 의미에서 동일한 영향을 미친다.그러나 만약 당신이 좀 더 자세히 분석한다면, 만약 IC의 PWM 신호가 PCB 보드에서 전송되기 전에 가능한 한 짧은 경로에 아날로그 레벨을 세웠다면, 즉 저항과 용량은 가능한 한 PWM에 가깝다는 것을 알아야 한다.PWM의 시스템 간섭을 최소화할 수 있도록 핀을 배치합니다.핸드폰 하드웨어 플랫폼의 디자인에서 무선 주파수 부분과 오디오 부분은 시스템의 핵심이다. 이 두 부분의 배선은 절대적인 핵심 위치를 차지하고 배선할 때 이를 우선순위에 둔다.따라서 실제 레이아웃과 케이블링에서 이 두 모듈의 신호선은 각각 중간 레이어에 배치되고 인접 레이어에서 전원 레이어와 접지 레이어를 사용하여 차단되며 다른 모듈은 가능한 한 이 두 구성 요소에서 멀어져 간섭이 유입되지 않도록 합니다.또한 MIC 입력의 매우 작은 오디오 신호는 audio ADC에 입력되기 전에 어느 정도 확대해야 한다는 세부 사항을 고려하십시오.우리는 추상적인 의미에서의 채널 전송 소음비가 소음이 시스템에 미치는 영향을 측정하는 지표라는 것을 알고 있다.그것은 교차 참조가 될 수 있습니다. 작은 노이즈는 오디오 신호가 확대되기 전에 채널과 교차하고 오디오 신호는 오디오 신호가 확대되면 채널로 들어갑니다.이 채널의 경로가 간섭원이 강한 영역을 통과할 수 없으면 전송하기 전에 오디오 신호를 확대하는 것이 좋습니다.

예를 들어, 복잡한 시스템의 버스는 일반적으로 장치 유형에 연결됩니다.예를 들어, I2C 버스는 127개의 슬레이브 장치에 연결할 수 있습니다.일부 셋톱박스 하드웨어 플랫폼에서는 일반적으로 DEMODULATOR, TUNER 및 E2PROM을 연결합니다.또한 공유 버스의 주파수에서 서로 다른 장치를 구분해야 하며, 사용 빈도가 높은 장치는 상대적으로 중요한 위치에 두어야 한다.예를 들어, 위의 QAMI5516 플랫폼의 EMI 인터페이스는 SDRAM 및 FLASH 장치를 모두 사용합니다.시스템에 대한 이해를 바탕으로 SDRAM은 실시간 운영 체제의 실행 코드를 넣고 FLASH는 저장 매체로 사용한다.소프트웨어 시스템을 실행하는 동안 SDRAM은 FLASH보다 읽기 및 쓰기 작업이 더 많으므로 먼저 케이블 연결 프로세스를 완료해야 합니다.SDRAM의 위치를 고려하십시오.

2.모듈화, 구조화 사상은 하드웨어 원리 설계뿐만 아니라 배치와 배선 효과에도 나타난다.오늘날의 하드웨어 플랫폼은 점점 더 통합되고 있으며 시스템은 점점 더 복잡해지고 있습니다.물론 그것이 하드웨어 원리도인지 아닌지는 필수적이다.PCB 레이아웃의 설계에서 모듈식 및 구조화된 설계 방법을 여전히 사용합니다.대규모 FPGA 또는 CPLD에 노출되어 있다면 복잡한 IC의 설계는 불가피하게 하향식 모듈식 설계 방법이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.그러므로 하드웨어 엔지니어로서 시스템의 전체 구조를 이해하는 전제하에 우선 원리도와 PCB 배선 설계에 모듈화 설계 사상을 의식적으로 융합시켜야 한다.예를 들어, 디지털 TV 셋톱박스 하드웨어 플랫폼의 기본 IC-QAMI5516에는 ST20: 시계가 180MHZ인 32비트 RISC CPU 모듈이 있습니다.

PTI: TRANSPORT STREAM 프로세싱 유닛 DISPLAY: MPEG-2 디코딩, 디스플레이 프로세싱 유닛 DEMODULATOR: QAM 모뎀 MEMORY INTERFACE: 어플리케이션 시스템에 필요한 다양한 MEMORY 인터페이스 STBUS: 각 모듈의 데이터 통신 버스 주변기기: UART, SMARTCARTCARTCARD, IIC, GPIO,PWM 및 기타 일반적인 주변 장치 AUDIO: 오디오 출력 인터페이스 VEDIO: 비디오 출력 인터페이스 QAMI5516의 모듈식 설계 과정은 반드시 하드웨어 엔지니어가 시스템의 모든 측면을 이해해야 하는 것은 아니지만, 하드웨어 플랫폼을 설계할 때 실제 응용에 사용되는 서로 다른 IC 모듈의 인터페이스 부분을 하위 시스템으로 간주해야 하는 것은 불가피하다.처리: 예를 들어, 오디오 회로 및 비디오 회로는 레이아웃 및 경로설정 시 전체 영역에서 실행되어야 합니다.이렇게 하면 IC 모듈화 설계의 사상을 이어갈 뿐만 아니라 필요할 때 PCB 보드의 물리적 분리를 편리하게 하고, 서로 다른 모듈 간의 전기 결합을 감소시켜 전체 시스템의 디버깅을 편리하게 한다.우리는 하드웨어 디버깅에서 검사를 하는 것이 가장 쉽다는 것을 알고 있다.회로 원리의 설계 오류를 처리하는 방법은"머리가 아프면 머리를 치료하고, 발이 아프면 발을 치료한다"는 것이다. 즉 상술한 QAMI5516 플랫폼에서 회로의 오디오 부분에 문제가 생기면 가장 먼저 해야 할 일은 오디오 모듈을 검사하고 검증하는 것이다.

모듈화된 사상도 시스템 버스의 배선에 나타난다.일반적으로 버스는 CONROL 버스, DATA 버스 및 ADDR 버스의 세 가지 유형으로 나뉩니다.예를 들어, 위의 QAMI5516의 SMI는 100MHZ 작동 주파수의 16M SDRAM을 사용하므로 케이블 연결 중에 임피던스 일치를 고려하기 위해 버스 그룹을 하나로 통합해야 합니다.실제 배선 과정에서 이러한 선로를 띄엄띄엄 배치하는 것은 불가능하다.

모듈화된 사상도 PCB 판의 배치에 유리하다.

모듈화된 사상도 하드웨어 시스템 기능의 확장이나 수정에 유리하다.

3. 전원 공급 장치의 무결성에 주의하고 배치와 배선 시 전원 및 지선을 우선적으로 처리합니다.어떤 전자 시스템에서든 간섭원이 시스템에 대한 간섭은 두 가지 방식에 지나지 않는다: 하나는 도체를 통해 전송하는 것이고, 다른 하나는 전자기 복사를 통해 공간을 통과하는 것이다.연축기.저주파 시스템에서는 주로 첫 번째 경로입니다.고주파 시스템에서 간섭의 많은 부분은 도체를 통해 전송되기 때문이다.그 중 IC에서 발생하는 소음이 전원과 접지를 통해 전체 시스템을 방해하는 것이 더 분명하다.따라서 전원 공급 장치의 무결성 또는 전원 공급 장치의 품질은 전체 시스템의 간섭 방지 능력에 매우 중요합니다.전력 무결성은 실제로 신호 무결성의 일부이지만 모든 시스템에 대한 전력의 중요성을 고려하여 여기에 별도로 나열되어 있습니다.실제 시스템에서는 쉽지 않다는 점을 지적해야 한다.시스템에는 항상 다른 주파수의 소음이 있습니다.회로 설계 및 PCB 레이아웃 및 케이블링에서는 시스템의 전반적인 노이즈 방지 성능을 향상시키기 위해 다양한 주파수의 노이즈를 줄이려고만 합니다.이와 동시에 복잡한 시스템에서 시스템의 소음을 낮추는것은 한두개의 콘덴서의 값을 개변하는것이 아니라 전원려과효과의 축적에 주의를 돌려야 한다.휴대폰의 하드웨어 설계에는 각 모듈에 전력을 공급하고 관리하기 위한 PMU가 있지만 PMU는 VBAT에서 나온다.민감한 오디오 연산 증폭기의 전원이 필터링되지 않고 VBAT에서 직접 공급되거나 SDRAM에 전원을 공급하는 회로처럼 필터링되지 않고 디지털 회로의 이 부분을 허용하는 스위치 노이즈가 전체 VBAT를 오염시킨다는 것은 상상할 수 없다.결과는 무엇입니까?

전원 공급 장치의 무결성에 충분한 관심을 기울이면 위의 모듈화 및 각 모듈에 대한 자세한 분석을 결합하면 이 부분이 상대적으로 쉽게 처리됩니다.IC 전원 공급 장치 VCC의 일반적인 규칙은 일반적으로 바이패스 콘덴서와 디커플링 콘덴서가 처리하며 회로 기판을 배치할 때 가능한 한 IC의 전원 입력에 가깝게 만듭니다.요구 사항이 높은 시스템에 있는 경우 LCCL 회로를 사용하여 서로 다른 민감한 주파수 (센서 또는 자기 구슬을 연결하고 전해질 콘덴서와 세라믹 콘덴서를 연결한 다음 작은 센서를 연결할 수도 있습니다. 발생값은 해당 주파수 확인에 따라야 합니다.) 필터를 처리할 수 있습니다.나는 복잡한 시스템을 만든 적이 있다.시스템 디코더의 핵심 전원에 바이패스 용량이 없기 때문에 디코더의 디코딩 후 오타율은 견디기 어렵다.시스템의 다양한 GND 처리의 경우 일반적으로 전류의 반환 경로를 분석해야 합니다.전류는 항상 최소 임피던스가 있는 반환 경로를 선택하는 특성이 있습니다.이것은 PCB 경로설정에'구리 경로설정'모델이 존재한다는 것을 통해 이해할 수 있는 핵심 원리이다.구리 배열은 일반적으로 네트워크 GND에 사용됩니다.모든 디지털 신호는 가장 기본적인 문급 회로로 추상될 수 있다.GND는 신호 반환 경로의 일부이기도 합니다.GND는 "구리 포장"을 통해 신호 경로의 총 임피던스를 작게 만듭니다.'근접 접지'와'접지 임피던스 최소화'도 이런 고려에 따른 것이다.

이상은 회로기판 설계에서 합리적인 배선에 대한 소개입니다.Ipcb는 PCB 제조업체 및 PCB 제조 기술에도 제공됩니다.