PCB 블로그 - 고속 DSP PCB 보드 간섭 방지 설계 기술

인쇄회로기판의 응용면에서 BGA 패키지는 성공률이 높고 복구률이 낮으며 신뢰성이 높은 특징을 갖고있어 응용이 갈수록 광범위해지고있다.즉, 판급 설계는 많은 고속 디지털 회로 설계 기술과 관련된다.고속 시스템에서 소음 간섭의 발생은 영향 요소이며, 고주파 회로도 복사와 충돌을 발생시키고, 더 빠른 가장자리 속도는 진동, 반사 및 직렬 간섭을 발생시킨다.고속 신호 레이아웃과 케이블 연결의 특수성을 고려하지 않으면 설계된 회로 기판이 제대로 작동하지 않습니다.따라서 PCB 보드의 성공적인 설계는 DSP 회로 설계 과정에서 매우 중요한 부분입니다.

1.전송선 효과 1.1 신호 완전성 신호 완전성은 주로 반사, 벨, 접지 반등과 교란을 포함한다.PCB의 흔적선은 그림 1과 같은 콘덴서, 저항기 및 센서의 직렬 및 병렬 구조와 동일 할 수 있습니다.직렬 저항의 일반값 0.25D/R-4）。55DJft, 병렬 저항은 일반적으로 매우 높습니다.실제 PCB 연결에 기생 저항, 커패시터 및 인덕션을 추가한 후 연결상의 최종 임피던스를 특성 임피던스 zo라고 합니다.전송선과 수신단의 임피던스가 일치하지 않으면 신호의 반사와 진동이 발생할 수 있습니다.PCB 트랙의 동등한 회로: 배선 기하학적 형태의 변화, 잘못된 도선 단자 연결, 커넥터를 통한 전송 및 전원 평면의 불연속성은 반사를 일으킬 수 있습니다.신호가 레벨의 상승연과 하강연에 변화가 생기면 과충과 하충이 발생하는데, 이는 즉시 안정된 레벨보다 높거나 낮은 가시가 발생하여 설비를 손상시키기 쉽다.신호의 진동벨과 진동벨은 각각 선로의 전감과 용량이 부적절하여 일어난 것이다.벨을 울리는 것은 적당한 종료를 통해 줄일 수 있다.회로에 큰 전류가 용솟음칠 때 접지가 반등할 수 있다.만약 큰 순간적 전류가 칩과 회로기판의 전원 평면을 흐른다면, 칩 패키지와 전원 평면 사이의 기생 감지와 저항은 전원 소음을 초래할 것이다.직렬 교란은 두 신호선 사이의 결합 문제로, 신호선 사이의 상호 감지와 상호 용량은 선로의 소음을 초래할 수 있다.커패시터 결합 유도 결합 전류, 유도 결합 유도 결합 전압.PCB 레이어의 매개변수, 신호선 사이의 거리, 구동단과 수신단의 전기적 특성 및 도선단 연결 방법은 모두 직렬 교란에 일정한 영향을 미친다.

1.2 흔히 볼 수 있는 문제를 해결하기 위해 취해야 할 몇 가지 조치: 전원 평면은 전류의 방향을 제한하지 않고 회류선은 저항의 경로, 즉 신호선에 접근할 수 있다.이것은 고속 시스템의 발전 방향이 될 전류 회로를 형성할 수 있습니다.그러나 전원 계층은 회선 잡음을 제거하지 않으며 배전 경로에 주의하지 않으면 모든 시스템에서 노이즈가 발생하고 오류가 발생합니다.따라서 바이패스 콘덴서를 통해 구현되는 특수 필터가 필요합니다.일반적으로 콘덴서는 1 ~ 1Op입니다.F는 0.01p의 콘덴서와 함께 보드의 전력 입력부에 배치됩니다.F-U0.1은 보드에 있는 각 소스 장치의 전원 핀과 접지 핀 사이에 배치됩니다.바이패스 콘덴서의 역할은 필터와 같다.대형 전기 컨테이너 (10aF) 는 보드 밖에서 발생하는 저주파 (60Hz) 소음을 필터링하기 위해 전원 입력기에 배치됩니다.보드의 소스 컴포넌트에서 발생하는 노이즈는 100MHz 이상입니다.고조파를 생성하기 위해 각 칩 사이에 배치된 바이패스 콘덴서는 일반적으로 보드의 전원 입력부에 배치된 콘덴서보다 훨씬 작습니다.경험에 따르면, 설계가 아날로그와 디지털이 혼합되어 있다면, PCB 보드는 아날로그와 디지털 두 부분으로 나뉘며, 아날로그 장치는 아날로그 부분, 디지털 장치는 디지털 부분, A/D 동글은 전체 영역에 놓여 있다.아날로그 신호와 디지털 신호는 각각의 영역에서 라우팅되므로 디지털 신호의 반환 전류가 아날로그 신호로 유입되지 않도록 합니다.바이패스와 디커플링은 한 회로에서 다른 회로로 에너지가 이동하는 것을 방지하기 위한 것이다.전원 계층, 베이스, 구성 요소 및 내부 전원 공급 장치가 연결되는 세 개의 회로 영역에 주의해야 합니다.가능한 한 전원과 접지선의 폭을 넓히세요.접지선이 전원 코드보다 넓습니다."-'0.07mm, 전원 코드는 1.2"-'2.5'Lrfl. 넓은 면적의 구리 층을 접지선으로 사용하고 인쇄판에서 사용하지 않는 부분을 지면에 접지선으로 연결합니다.또는 다층판으로 만들어 전원, 지선이 각각 한 층씩 차지한다.각 IC 칩에 0.01셀 세라믹 콘덴서를 구성합니다.인쇄 회로 기판의 공간이 너무 작아 수용할 수 없는 경우 4-10개의 칩당 1-10셀 탄탈럼 전해질 콘덴서를 구성할 수 있습니다.이 장치의 고주파 임피던스는 특히 작으며 임피던스는 500kI-Iz-20MHz 범위입니다.lQ보다 작고 누출 전류는 매우 작습니다 (O.5LlA 미만).디커플링 필터 콘덴서는 집적회로에 가까운 곳에 설치해야 하며, 콘덴서의 지시선이 짧고 순간적 전류 회로 면적이 작도록 노력해야 하며, 특히 고주파 바이패스 콘덴서에는 지시선이 있어서는 안 된다.시스템이 50MHz에서 작동할 때 전송선 효과와 신호 무결성 문제가 발생하여 전통적인 조치를 사용하여 만족스러운 결과를 얻을 수 있습니다.시스템 시계가 120MHz에 도달하면 고속 회로 설계 지식을 고려해야 합니다.그렇지 않으면 기존 방법을 기반으로 설계된 PCB 보드가 제대로 작동하지 않습니다.따라서 고속 PCB 회로 설계는 전자 시스템 설계자가 반드시 습득해야 할 설계 기술이 되었다.PCB판 고속신호회로설계기술 2.1 고속신호배선은 다층판을 사용하여 고속신호배선을 진행하는것은 배선의 필수조건일뿐만아니라 교란을 줄이는 효과적인 수단이기도 하다.층수를 합리적으로 선택하고 인쇄판의 크기를 줄이며 중간층을 충분히 리용하여 차폐를 설치하여 가까운 접지를 실현하면 기생감촉을 효과적으로 낮출수 있고 신호전송길이를 단축할수 있으며 신호간의 교차교란을 줄일수 있는 등 고속회로에 모두 매우 중요하다.작업의 신뢰성은 유익하다.일부 수치에 따르면 제248회 전국방사능저항전자와 전자기펄스학술교류회 론의문집에서 같은 재료를 사용할 때 4층판의 소음은 이중판넬보다 20dB 낮다.지시선은 적게 구부릴수록 좋습니다.그것은 완전한 직선을 채택해서 모퉁이를 돌아야 한다.45도의 점선이나 호를 통해 회전할 수 있어 고속 신호의 외부 발사와 상호 결합을 줄이고 신호의 복사와 반사를 줄일 수 있다.고속 회로 장치 핀들 사이의 지시선은 가능한 한 짧아야 합니다.지시선이 길수록 분포 감지와 분포 용량이 커져 고속 회로 시스템에서 반사와 진동을 일으킬 것이다.고속 회로 부품의 핀들 사이의 지시선 레이어는 교체가 적을수록 좋습니다. 즉, 컴포넌트 연결 과정에서 사용되는 오버홀은 적을수록 좋습니다.측정에 따르면 통공은 약 0.5pF의 분포용량을 가져올수 있는데 이는 회로의 지연을 뚜렷이 증가시킨다.고속 회로 경로설정에서 신호선의 평행 경로설정이 근처에서 도입되는 교차 간섭에 주의해야 한다.평행 분포를 피할 수 없다면 평행 신호선의 맞은편에 넓은 면적의'땅'을 배치하여 방해를 줄일 수 있다.인접한 두 층에서 흔적선의 방향은 반드시 서로 수직이어야 한다.특히 중요한 신호선이나 로컬 유닛에 대해서는 접지선을 에워싸는 조치를 실시한다.외곽에 보호 접지선을 추가할 수 있고, 시계 신호와 고속 아날로그 신호 등 신호 흔적선은 쉽게 방해받지 않으며, 보호할 신호선을 중간에 끼울 수 있다.각종 신호 흔적선은 회로를 형성할 수 없고, 지선은 전류 회로를 형성할 수 없다.회로 경로설정 회로가 생성되면 시스템에 큰 간섭이 발생할 수 있습니다.데이지 체인을 사용하여 경로설정하면 경로설정하는 동안 루프를 효과적으로 방지할 수 있습니다. 각 IC 블록 근처에는 하나 이상의 고주파 디커플링 커패시터가 있어야 합니다.아날로그 지선, 디지털 지선 등이 공공 지선에 연결되면 고주파 압류권을 사용해야 한다.일부 고속 신호선은 특별히 처리해야 한다: 차분 신호는 같은 층에 있어야 하고, 가능한 한 평행 흔적선에 접근해야 하며, 차분 신호선 사이에 어떠한 신호도 삽입할 수 없으며, 그것들의 길이가 같아야 한다.고속 신호 경로는 나뭇가지나 말뚝을 최대한 피해야 한다.고주파 신호선은 표면층에서 운행할 때 큰 전자기 복사를 일으키기 쉽다.고주파 신호선이 전원과 지선 사이에 배선되면 전원과 하층의 전자파 흡수로 발생하는 방사선이 크게 감소한다. 2.2 고속 시계 신호 배선 시계 회로는 디지털 회로에서 중요한 역할을 한다.C64xDSP는 C6000 플랫폼의 구성원이며 처리 속도가 충분히 높습니다.C64xDSP의 고속 클럭은 1.1GHz로 이전 C62xDSP의 10배에 달한다.따라서 앞으로 DSP 현대 전자 시스템의 응용 디자인에서 시계 배선에 대한 요구는 점점 더 높아질 것이다.고속 시계 신호선의 우선 순위.일반적으로 경로설정할 때는 시스템의 주 클럭 신호선을 우선적으로 고려해야 합니다.고속 시계 신호선의 신호 주파수가 높으며, 신호의 왜곡을 보장하기 위해 가능한 한 짧은 흔적선을 요구한다.고주파 시계는 소음 방해에 특히 민감하다.간섭을 줄이기 위해 고주파 클럭 신호선을 보호하고 차단할 필요가 있습니다.고주파 클럭 (20MHz 이상의 클럭 또는 5ns 미만의 클럭을 따라 상승) 은 반드시 지선에서 호송해야 하며, 클럭의 선폭은 최소 10rail, 호송 지선의 선폭은 최소 20mil이다.고주파 신호선의 보호 지선의 양쪽 끝은 반드시 구멍을 통해 지면과 잘 접촉해야 하며, 5센티미터 정도마다 구멍을 뚫어 지면과 연결해야 한다;지선 호송은 데이터 케이블과 길이가 거의 같으므로 인공 배선을 권장합니다.시계 송신 측면은 반드시 접지해야 한다.약 22 ~ 220Q의 댐퍼 저항기를 연결합니다.고속 시계 신호 흔적선 설계는 가능한 한 같은 층에 설계해야 하며, 고속 시계 신호 흔적 주위에는 다른 간섭원과 흔적선이 없어야 한다.고주파 클럭 연결에는 별 또는 점대점 연결을 사용하는 것이 좋습니다.T-연결을 사용할 때는 팔 길이를 동일하게 하고 오버홀 수를 최소화할 필요가 있습니다.간섭을 방지하려면 트랜지스터 발진기나 시계 칩 아래에 구리를 사용해야 한다.이러한 회선에 의해 유입되는 신호 소음으로 인한 간섭을 피하십시오.고속 신호 경로설정과 고속 시계 신호 경로설정에서는 그루터기, 신호 반사 및 교차 감김을 피하기 위해 경로설정을 적게 하고 적게 나누어야 합니다.고속 PCB 보드에서 구멍과 그루브의 영향은 신호에 대한 영향뿐만 아니라 도선 임피던스의 변화를 초래합니다.구멍과 말뚝이 임피던스에 미치는 영향은 종종 설계자가 무시하는 경향이 있는 문제입니다.적당한 크기의 오버홀 치수를 선택합니다.예를 들어, 4 ~ 10층 PCB 보드 설계의 경우 일반적으로 10mil/20mil(드릴/용접 디스크) 또는 16mil/30mil 오버홀이 선택됩니다.8mil/18mil을 사용하여 구멍을 통과할 수 있습니다.전원 공급 장치나 접지용 오버홀은 임피던스를 줄이기 위해 크기가 더 큰 것으로 간주될 수 있습니다.전원 공급 장치 및 접지 핀은 오버홀 근처에 배치해야 하며 오버홀과 핀 사이의 지시선은 가능한 한 짧아야 합니다.또한 전원 공급 장치와 접지 지시선은 가능한 한 두꺼워 임피던스를 줄여야 합니다.고밀도 슬라이스에 시스템이 BGA 또는 COB에 패키지되어 있어 핀 간격이 점점 작아집니다.구 간격이 0.6mm로 낮았고 기존 경로설정 도구를 사용하여 패키지된 장치의 신호선을 끌어낼 수 없도록 계속 감소합니다.현재 이 문제를 해결하는 두 가지 방법이 있다. (1) 신호선을 하층에서 끌어내어 공 아래의 구멍을 뚫는다.(2) 매우 얇은 경로설정과 자유 각도 경로설정을 사용하여 구 메쉬 패턴에서 지시선 채널을 찾습니다.BGA 또는 COB에 패키지된 고밀도 장치의 경우 최소 폭과 공간을 갖는 케이블 연결 방법을 사용해야만 가능합니다.오직 이렇게 해야만 높은 생산량과 높은 신뢰성을 보장할 수 있고 고속 설계의 요구를 만족시킬 수 있다. 2.3BGA 패키지의 패드 디자인은 부품 패키지 기술의 발전에 따라 부품 패키지의 상대적인 크기가 점점 작아진다.TMS320C6000 시리즈 부품에는 BGA 핀의 간격이 밀집되어 있고 구멍이 핀에 매우 가깝기 때문에 최대 352개의 핀이 있습니다. 이는 큰 전기 감각을 발생시킵니다.또한 고속 신호에 해롭기 때문에 BGA가 산란될 때 가능한 한 작은 구멍을 사용합니다.BGA의 용접판 크기와 BGA의 핀 간격 사이에는 상관관계가 있지만 BGA 핀볼의 지름보다 클 수 없으며 보통 1/10~1/5 정도입니다. BGA 용접판 옆의 오버홀과 용접판은 막고 컴포넌트 표면에 녹색 오일을 칠해야 합니다.BGA 용접의 경우 주변 2era에 다른 부품이 나타날 수 없습니다. 3.결론적으로 디지털 신호 처리기는 신호를 처리하는 것이다. 고주파 부품의 보급에 따라 인쇄판의 밀도가 높아지고 간섭이 커지며 신호의 질을 향상시키는 것이 디자인의 가장 중요한 위치가 되었다.고속 DSP의 PCB 보드 설계는 매우 복잡한 설계 프로세스입니다.고속 회로를 설계할 때 서로 대응하는 많은 요소를 고려해야 한다.만약 고속부품이 함께 아주 가깝게 배치된다면 지연을 줄일수 있지만 직렬교란과 뚜렷한 열효과가 발생할수 있다.고속 신호를 경로설정할 때 가능한 한 내부에 고속 신호를 경로설정하여 구멍을 줄입니다.이것도 모순이다.따라서 설계에서 여러 가지 유리한 요소를 종합적으로 고려하여 전면적인 회로 설계를 할 필요가 있다.오직 이렇게 해야만 방해에 강하고 성능이 안정적이며 실시간성이 높은 고품질의 인쇄회로기판을 설계할수 있다.