PCB 뉴스 - 우리는 어떻게 완벽한 PCB 보드를 설계합니까?

모든 사람들이 PCB 레이아웃이 회로도를 실제 PCB 회로 기판으로 만드는 것이라는 것을 알고 있지만, 이것은 간단한 과정이 아니다.외국에서는 PCB를 디자인 아트라고 부르는 경우가 많다. PCB 보드를 깔는 것은 어렵지 않지만 잘해야 한다.PCB를 사용하여 기능을 완벽하게 구현하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

마이크로 전자 분야의 두 가지 난점은 고주파 신호와 약한 신호의 처리이다.이 방면에서 인쇄회로기판의 생산 수준은 특히 중요하다.같은 원리 설계, 같은 구성 요소, 다른 사람이 생산 한 PCB는 다른 결과를 가지고 있습니다.,그렇다면 우리는 어떻게 해야만 좋은 PCB 보드를 만들 수 있습니까?우리의 과거 경험에 근거하여, 나는 다음과 같은 몇 가지 방면에 대한 나의 견해를 이야기하고 싶다.

1: 명확한 설계 목표

설계 임무를 받고, 우리는 우선 일반 PCB 보드, 고주파 PCB 보드, 소신호 처리 PCB 보드, 고주파와 소신호 처리 기능을 동시에 갖춘 PCB 보드 등 그 설계 목표를 명확히 해야 한다.만약 일반적인 PCB 보드라면, 배치와 배선이 합리적이고 깨끗하며, 기계 크기가 정확하기만 하면, 만약 중간 부하 선로와 장거리 선로가 있다면, 반드시 일정한 조치를 취하여 부하를 줄여야 하며, 장거리 선로는 반드시 구동을 강화해야 하며, 중점은 장거리 선로의 반사를 방지하는 것이다.보드에 40MHz 이상의 신호선이 있는 경우 선 사이의 간섭과 같은 신호선에 특히 주의해야 합니다.주파수가 더 높으면 경로설정 길이가 더 엄격하게 제한됩니다.분포 파라미터 네트워크 이론에 따르면 고속 회로와 배선 간의 상호작용은 시스템 설계에서 무시할 수 없는 결정적인 요소이다.그리드 전송 속도가 증가함에 따라 신호선의 역방향은 그에 따라 증가하고 인접한 신호선 사이의 교란은 비례적으로 증가할 것이다.일반적으로 고속 회로는 전력 소비량과 열 방출도 크기 때문에 고속 PCB를 만들고 있다.충분히 중시해야 한다.

판상에 밀리볼트 심지어 마이크로볼트 등급의 미약한 신호가 있을 때, 이러한 신호선은 특히 주의해야 한다.작은 신호가 너무 약해서 다른 강한 신호의 방해를 받기 쉽다.차단 조치는 왕왕 필요한 것이다. 그렇지 않으면 신호 소음비를 크게 낮출 수 있다.결과적으로 유용한 신호는 소음에 잠기고 효과적으로 추출되지 않습니다.

설계 단계에서는 보드의 디버깅도 고려해야 합니다.일부 작은 신호와 고주파 신호는 탐지기에 직접 추가하여 측정할 수 없기 때문에 테스트 지점의 물리적 위치, 테스트 지점의 격리 등의 요소를 무시할 수 없습니다.

또한 보드의 계층 수, 사용된 어셈블리의 패키징 형태 및 보드의 기계적 강도와 같은 다른 관련 요소도 고려해야 합니다.PCB 보드를 만들기 전에 설계 목표에 대해 좋은 생각을 가져야합니다.

둘사용된 어셈블리 기능의 레이아웃 및 경로설정 요구 사항 이해

일부 특수 구성 요소에는 LOTI 및 APH에서 사용하는 아날로그 신호 증폭기와 같은 레이아웃 및 케이블 연결에 대한 특별한 요구 사항이 있습니다.아날로그 신호 증폭기는 안정적인 전원과 작은 문파가 필요하다.아날로그 작은 신호 부분을 가능한 한 전원 장치에서 멀리 떨어지게 합니다.OTI 보드에서 작은 신호 증폭 부분에는 잡다한 전자기 간섭을 차단하기 위한 차폐 덮개도 따로 장착되어 있다.NTOI 보드에 사용되는 GLINK 칩은 많은 전력을 소비하고 열을 발생시키는 ECL 기술을 사용합니다.레이아웃에서 발열 문제를 특별히 고려해야 합니다.자연 발열을 사용할 경우 GLINK 칩은 공기 순환이 상대적으로 안정된 곳에 배치해야합니다.,또한 방사선의 열량은 다른 칩에 큰 영향을 미치지 않는다.스피커나 기타 고출력 장치가 장착된 보드의 경우 전원 공급 장치에 심각한 오염이 발생할 수 있습니다.이 점도 충분한 중시를 불러일으켜야 한다.

셋어셈블리 레이아웃 고려 사항

컴포넌트 레이아웃에서 고려해야 할 첫 번째 요소는 전기 성능입니다.가능한 한 긴밀하게 연결된 부품을 함께 배치하고, 특히 일부 고속 회선의 경우 전력 신호와 소형 신호 설비를 배치할 때 가능한 한 짧게 한다.헤어지다.회로 성능을 만족시키는 전제하에 부속품은 반드시 가지런하고 아름답게 배치해야 하며 테스트하기 쉽다.또한 회로 기판의 기계적 크기와 콘센트의 위치를 신중하게 고려해야 합니다.

고속 시스템에서 상호 연결 회선의 접지와 전송 지연 시간도 시스템 설계에서 가장 먼저 고려하는 요소이다.신호선의 전송 시간은 전체 시스템의 속도, 특히 고속 ECL 회로에 큰 영향을 미칩니다.집적회로 블록 자체의 속도는 매우 빠르지만 이는 후면판에 일반적인 상호 연결선(각 30cm 선의 길이가 약 2ns인 지연량)을 사용하여 지연 시간을 증가시켜 시스템 속도를 크게 낮췄기 때문이다.위치 이동 레지스터와 동기화 카운터와 같은 동기화 작업 부품은 같은 플러그인 보드에 두는 것이 좋다. 서로 다른 플러그인 보드의 시계 신호 전송 지연 시간이 같지 않기 때문에 위치 이동 레지스터에 중대한 오류가 발생할 수 있다.보드에 놓을 수 없는 경우 공통 클럭 소스에서 각 플러그인 보드까지 클럭 선의 길이가 같아야 하며 동기화가 중요합니다.

넷째, 경로설정 고려 사항

OTNI와 성형 광섬유 네트워크의 설계가 완료됨에 따라 앞으로 100MHz 이상의 고속 신호선에 대한 보드 카드가 더 많이 설계될 것입니다.여기서 고속 노선의 일부 기본 개념을 소개할 것이다.

1.송전선로

인쇄 회로 기판의 모든 긴 신호 경로는 일종의 전송선으로 간주될 수 있다.만약 선로의 전송 지연 시간이 신호 상승 시간보다 훨씬 짧다면, 신호 상승 기간에 발생하는 주요 반사는 물에 잠길 것이다.오버 스핀, 백스핀, 벨은 더 이상 존재하지 않습니다.현재 대부분의 MOS 회로의 경우 상승 시간과 회선 전송 지연 시간의 비율이 훨씬 크기 때문에 신호 왜곡 없이 궤적이 미터에 달할 수 있습니다.더 빠른 논리 회로, 특히 초고속 ECL

집적회로의 경우 가장자리 속도의 증가로 인해 다른 조치를 취하지 않으면 흔적선의 길이를 크게 단축하여 신호의 완전성을 유지해야 한다.

심각한 파형 왜곡 없이 고속 회로가 상대적으로 긴 회선에서 작동하도록 하는 두 가지 방법이 있습니다.TTL은 쇼트키 다이오드 비트 방법을 사용하여 빠른 하강 모서리를 구현하여 과충 비트에서 지상 전위보다 낮은 다이오드 전압을 낮춘다."H" 의 수평에서, 이것은 치극의 진폭을 낮춘다.느린 업스트림은 오버스트림을 허용하지만 "H" 상태에서는 회로의 상대적으로 높은 출력 임피던스(50ï½80 Isla ◇)가 오버스트림을 감쇠합니다.또한'H'급 상태의 면역력이 더 크기 때문에 리베이트 문제도 두드러지지 않는다.HCT 시리즈 부품의 경우 쇼트키 다이오드 비트와 직렬 저항 단자 연결 방법이 결합하면 효과가 더욱 뚜렷해진다.

신호선을 따라 부채질하면 위에서 설명한 TTL 성형법은 높은 비트레이트와 빠른 에지레이트에서 다소 부족한 것 같습니다.회선에 반사파가 있기 때문에, 그들은 종종 높은 비트레이트로 합성되어 신호 왜곡이 심각하고 교란 방지 능력이 떨어진다.따라서 반사 문제를 해결하기 위해 ECL 시스템은 일반적으로 다른 방법인 회선 임피던스 일치법을 사용합니다.이를 통해 반사를 제어하고 신호의 무결성을 보장할 수 있습니다.

엄밀히 말하면 에지 속도가 느린 기존 TTL 및 CMOS 부품의 경우 전송선이 필요하지 않습니다.에지 속도가 더 빠른 고속 ECL 장치의 경우 항상 전송선이 필요하지 않습니다.그러나 전송선을 사용할 때는 연결 지연을 예측하고 임피던스 정합을 통해 반사 및 진동을 제어할 수 있는 장점이 있습니다.일.

송전선로의 사용 여부를 결정하는 데는 다섯 가지 기본 요소가 있다.그것들은 (1) 시스템 신호의 가장자리 속도, (2) 연결 거리, (3) 용량성 부하 (얼마나 부채질하는가), (4) 저항성 부하 (회선 단접 방법);(5) 간격 및 오버런의 백분율 허용 (AC 내성의 감소 정도).

2. 몇 가지 유형의 송전선로

(1) 동축 케이블과 이중 권선: 시스템 간의 연결에 자주 사용됩니다.동축 케이블의 특성 임피던스는 일반적으로 50 및 75이고 이중 권선은 일반적으로 110입니다.

(2) 인쇄회로기판의 마이크로밴드 선

마이크로밴드는 밴드 컨덕터 (신호선) 입니다.전기 매체를 사용하여 접지 평면과 격리시키다.선로와 접지 평면 사이의 두께, 너비 및 거리를 제어할 수 있는 경우 특성 임피던스도 제어할 수 있습니다.마이크로밴드 선의 특성 임피던스 Z0은 다음과 같습니다.

식중: [Er는 인쇄판 개전 재료의 상대 개전 상수이다

6 은 전매질층의 두께이다

W는 선의 너비입니다.

t는 선 두께입니다.

마이크로밴드 선의 단위 길이당 전송 지연 시간은 선가중치나 간격에 관계없이 개전 상수에 따라 달라집니다.

(3) 인쇄판의 띠선

밴드선은 두 전도성 평면 사이의 전매질 사이에 놓인 구리 밴드선입니다.만약 선로의 두께와 너비, 매체의 매개전기상수 및 두 전도평면간의 거리가 통제할수 있다면 선로의 특성저항도 통제할수 있다.밴드형 회선의 특성 임피던스 B:

식중: b는 두 마룻바닥 사이의 거리이다

W는 선의 너비입니다.

t는 선 두께입니다.

이와 유사하게 밴드형 회선의 단위 길이당 전송 지연 시간은 회선의 너비나 간격과 무관하다;이는 사용된 매체의 상대 개전 상수에 따라 달라집니다.

3. 연결되지 않은 전송선

회선 지연 시간이 신호 상승 시간보다 훨씬 짧다면 직렬 또는 병렬 연결 없이 전송 회선을 사용할 수 있습니다.비단접 도선의 왕복 지연(신호가 전송선에서 한 번 전송되는 데 걸리는 시간)이 펄스보다 클 경우 신호의 상승 시간이 짧기 때문에 비단접으로 인한 반충은 논리적 진폭의 약 15% 수준이다.최대 개방 경로 길이는 대략:

Lmaxï¼tr/2tpd

여기서 tr 은 상승 시간입니다.

tpd는 회선 길이당 전송 지연 시간입니다.

4. 송전선로 중지

회선의 수신단에서는 회선 특성의 저항과 같은 저항을 사용하여 종료한 다음 전송 회선을 병렬 단자 연결이라고 부른다.그것은 주로 분산 부하를 구동하는 등 최고의 전기 성능을 얻는 데 사용된다.

때로는 전력 소비를 절약하기 위해 104 콘덴서를 단접 저항기에 직렬하여 교류 단접 회로를 형성하면 직류 손실을 효과적으로 줄일 수 있다.

저항기는 드라이브와 전송선 사이에 직렬로 연결되며 회선의 끝은 더 이상 터미널 저항기에 연결되지 않습니다.이 종료 방법을 직렬 종료라고 합니다.비교적 긴 선로의 과격과 진동벨은 직렬저항이나 직렬단련기술을 통해 통제할수 있다.직렬 댐핑은 구동 게이트의 출력과 직렬된 작은 저항 (일반적으로 10~75 섬) 을 사용하여 구현됩니다.이 댐핑 방법은 특성 임피던스가 제어되는 회선 (예: 후면 패널 경로설정, 접지 평면이 없는 회로 기판 및 대부분의 권선 등) 에 적용됩니다.

직렬 단말에서 직렬 저항값과 회로(구동문)의 출력 저항의 합은 전송선의 특성 저항과 같다.직렬 단자 연결의 단점은 단자의 중앙 부하만 사용할 수 있고 전송 지연 시간이 길다는 것입니다.그러나 이는 이중화된 직렬 포트 전송선을 사용하여 극복할 수 있습니다.

5. 몇 가지 종료 방법의 비교

병렬과 직렬은 모두 각자의 장점을 가지고 있다.둘 중 어느 것을 사용하는지는 설계자의 선호도와 시스템 요구 사항에 따라 달라집니다.병렬연결의 주요 장점은 시스템 속도가 빠르고 신호가 선로에서 전송되는 것이 왜곡되지 않는다는 것이다.장선의 부하는 장선을 구동하는 구동문의 전송지연시간에도 영향을 주지 않고 그 신호변두리속도에도 영향을 주지 않으며 장선을 따라 신호의 전송지연을 증가시킨다.대형 부채질을 구동할 때 부하는 직렬 단말기처럼 부하를 선로의 단말기에 집중시키는 것이 아니라 짧은 지선을 따라 분포할 수 있다.

직렬 단자 연결 방식은 회로로 하여금 여러 개의 병렬 부하선을 구동하는 능력을 가지게 한다.직렬 단자 배선의 용량성 부하로 인한 지연 시간 증가량은 해당 병렬 단자 배선의 약 두 배이며, 단락은 용량성 부하로 인한 것이다.속도가 느려지고 구동문 지연 시간이 증가합니다.그러나 직렬 연결은 병렬 연결보다 작습니다.주요 원인은 직렬 연결을 따라 전송되는 신호의 폭이 논리적 진폭의 절반에 불과하기 때문이다.스위치 전류는 병렬 단자 연결 스위치 전류의 절반에 불과하며 신호 에너지가 작고 직렬 교란이 적다.

듀얼 PCB 보드 케이블 연결 기술

PCB를 제작할 때 이중 패널 또는 다중 레이어 보드를 선택하는 것은 최대 작동 주파수, 회로 시스템의 복잡성 및 조립 밀도에 대한 요구 사항에 따라 달라집니다.당시 시계 주파수가 200MHZ를 초과할 때는 다층판을 선택하는 것이 좋다.작동 주파수가 350MHz 이상이면 고주파 감쇠가 적고 기생 용량이 작으며 전송 속도가 빠르기 때문에 PTFE가 있는 인쇄회로기판을 전매질층으로 선택하는 것이 좋다.전력 소비량이 크고 낮으며 인쇄 회로 기판의 케이블 연결에는 다음 지침이 필요합니다.

(1) 신호 전송선을 설계할 때 급커브를 피하여 전송선 특성의 갑작스러운 변화로 인한 반사 저항을 방지해야 한다.가능한 한 일정한 크기의 균일한 호선을 설계한다.

(2) 모든 평행 신호선 사이에 가능한 한 많은 공간을 유지하여 간섭을 줄인다.만약 두 개의 신호선이 매우 가깝게 붙어 있다면, 두 선의 간접에 한 개의 지선이 가장 좋으며, 이렇게 하면 차단 작용을 할 수 있다.

인쇄선의 너비는 상기 미대선과 대형선의 특성 임피던스 계산 공식에 근거하여 계산할 수 있다.인쇄 회로 기판의 마이크로밴드 선의 특성 임피던스는 일반적으로 50과 120 사이입니다.큰 특성 임피던스를 얻으려면 선가중치가 매우 좁아야 합니다.하지만 매우 가느다란 라인은 만들기 쉽지 않습니다.일반적으로 임피던스 값은 여러 가지 요인을 고려하여 68Isla ◇의 특성 임피던스가 지연 시간과 전력 사이에서 최적의 균형을 이룰 수 있기 때문에 68Isla ◇를 선택하는 것이 좋습니다.50섬의 송전선로는 더 많은 전력을 소모할 것이다.물론 임피던스가 크면 전력 소비량은 줄어들지만 전송 지연 시간은 늘어납니다.음선로 용량은 전송 지연 시간을 증가시키고 특성 임피던스를 감소시킵니다.그러나 매우 낮은 특성 임피던스를 가진 선분의 단위 길이의 고유 용량은 상대적으로 크기 때문에 전송 지연 시간과 특성 임피던스는 부하 용량의 영향을 덜 받는다.적당히 연결된 전송선의 중요한 특징은 짧은 지선이 회선의 지연 시간에 영향을 주어서는 안 된다는 것이다.Z0이 50이면브랜치 말뚝의 길이는 2.5cm 이하로 제한해야 합니다.우렁찬 벨소리를 피하기 위해.

(4) 만약 판에 작은 신호증폭기가 있다면 확대하기전의 약한 신호선은 강한 신호선에서 멀리 떨어져야 하며 흔적선은 될수록 짧아야 하며 가능하면 지선을 사용하여 차단해야 한다.

(5) 인쇄회로기판에 계전기, 표시등, 스피커 등 큰 전류설비가 있으면 지선을 분리하여 지선의 소음을 줄여야 한다.이러한 큰 전류 장치의 접지선은 전체 시스템의 접지선에도 연결되어 있는 멀티탭과 후면판의 독립 접지 버스에 연결되어야 합니다.

(6) 이중 패널 (또는 6 레이어 보드의 4 레이어 선) 에 사용됩니다.회로기판 양쪽의 선로는 상호 감응으로 인한 교란을 방지하기 위해 서로 수직이어야 한다.