PCB 블로그 - 고속 PCB 보드 설계 전송선 효과 문제

고속 PCB 보드의 설계 과정에서 전송선의 영향으로 일부 신호의 무결성 문제가 발생할 수 있습니다.어떻게 처리합니까?여기서 여러분과 공유해야 할 네 가지가 있습니다.

1. 핵심 네트워크 케이블의 길이를 엄격히 제어

설계에 고속 변환 에지가 있는 경우 전송선이 PCB에 미치는 영향을 고려해야 합니다.이 문제는 오늘날 매우 높은 클럭 주파수를 가진 고속 집적 회로 칩에서 더욱 일반적입니다.CMOS 또는 TTL 회로를 사용하여 설계하면 작동 주파수가 10MHz 미만이고 케이블 길이가 7인치 미만이어야 한다는 몇 가지 기본 원칙이 있습니다.작동 주파수가 50MHz인 경우 연결 길이는 1.5인치를 넘지 않아야 합니다.작동 빈도가 75MHz 이상이면 배선 길이가 1인치 이내여야 합니다.GaAs 칩의 케이블 길이는 0.3인치여야 합니다.만약 네가 이 표준을 초과한다면, 그것은 송전선로에 문제가 생긴 것이다.

2.동선 토폴로지를 합리적으로 계획

전송선의 영향을 해결하는 또 다른 방법은 올바른 라우팅 경로와 종단 토폴로지를 선택하는 것입니다.경로설정 토폴로지 구조는 네트워크 케이블의 경로설정 순서와 경로설정 구조를 나타냅니다.고속 논리 부품을 사용할 때, 흔적선의 분지 길이가 비교적 짧지 않는 한, 빠르게 변화하는 가장자리를 가진 신호는 신호 간선 흔적선의 분지 흔적선에 의해 왜곡될 것이다.정상적인 상황에서 PCB 경로설정은 두 가지 기본 토폴로지, 즉 데이지 체인 경로설정과 별 분포를 사용합니다.데이지 체인 경로설정의 경우 드라이브에서 시작하여 수신기에 순차적으로 연결합니다.직렬 저항기를 사용하여 신호 특성을 변경하는 경우 직렬 저항기를 구동 단자에 가까운 위치에 배치해야 합니다.데이지 체인은 경로설정의 고조파 간섭을 제어하는 데 효과적입니다.그러나 이 라우팅 방법의 라우팅 비율은 100% 에 도달하기가 쉽지 않습니다.실제 설계에서, 우리는 데이지 체인 경로설정의 분기 길이를 가능한 한 짧게 하고, 안전 길이 값은 다음과 같아야 한다: 별 토폴로지는 시계 신호의 비동기 문제를 효과적으로 피할 수 있지만, 고밀도 PCB 보드에서 수동으로 완성된다.연결이 매우 어렵다.autorouter를 사용하면 별을 경로설정하는 방법입니다.각 분기마다 단자 접합 저항기가 필요하다.터미널 임피던스의 값은 연결의 특성 임피던스와 일치해야 합니다.이렇게 하면 수동 또는 CAD 도구를 사용하여 특성 임피던스 값과 끝 접합 임피던스 값을 계산할 수 있습니다.상술한 두 가지 예에서 간단한 단말기 저항기를 사용하여 실천에서 더욱 복잡한 일치 단말기를 사용할 수 있다.한 가지 옵션은 RC 매칭 엔드 커넥터입니다.RC 일치 단자는 전력 소비량을 줄일 수 있지만 신호 조작이 비교적 안정적일 때만 사용할 수 있다.이 방법은 시계선 신호와 일치하는 데 적용됩니다.단점은 RC가 단말기의 용량과 일치하면 신호의 모양과 속도에 영향을 미친다는 것이다.직렬 저항기가 터미널과 일치하면 추가 전력 소비량은 발생하지 않지만 신호 전송은 느려집니다.이 방법은 시간 지연의 영향이 크지 않은 버스 구동 회로에 사용된다.직렬 저항기 일치 터미널의 장점은 보드에 사용되는 구성 요소 수와 케이블 밀도를 줄일 수 있다는 것입니다.일치하는 어셈블리를 수신 포트 근처에 배치해야 하는 일치하는 끝을 분리하는 방법이 있습니다.장점은 신호를 낮추지 않고 소음을 잘 피한다는 것이다.일반적으로 TTL 입력 신호(ACT, HCT, FAST)에 사용됩니다.또한 단자 일치 저항기의 패키지 유형과 설치 유형도 고려해야 합니다.일반적으로 SMD 표면에 장착된 저항기는 통공 부품보다 더 낮은 감전감을 가지고 있기 때문에 SMD 패키징 부품은 이 됩니다.만약 당신이 일반적인 직렬 저항기를 선택한다면, 수직과 수평의 두 가지 설치 방법도 있다.수직 설치 방법에서, 저항기의 한 설치 핀은 매우 짧으며, 이는 저항기와 회로 기판 사이의 열 저항을 낮추고, 저항기의 열을 공기 중으로 더 쉽게 분산시킬 수 있다.그러나 더 긴 수직 설치는 저항기의 감전을 증가시킨다.수평 설치는 설치가 낮기 때문에 전기 감각이 낮다.그러나 과열된 저항기는 표류하여 최악의 경우 저항기가 회로로 변하여 PCB 흔적선 끝접합 실패를 초래하여 잠재적인 고장 요인이 된다.

3. 전자기 간섭을 억제하는 방법

신호 무결성 문제에 대한 좋은 해결책은 PCB 보드의 전자기 호환성을 향상시킵니다 (EMC).PCB 보드가 잘 접지되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다.복잡한 설계에 있어서 접지층이 있는 신호층을 사용하는 것은 매우 효과적인 방법이다.또한 회로기판 바깥쪽의 신호 밀도를 높이는 것도 전자기 복사를 줄이는 좋은 방법이다.이 방법은 표면 적층 기술을 사용하여 설계를 "구축"하여 PCB 보드를 제작함으로써 구현 될 수 있습니다.표면 적층은 얇은 절연층과 공용 공정 PCB 보드에 있는 이들 층을 관통하는 데 사용되는 미세 통공의 조합을 추가해 구현된다.저항기와 콘덴서는 표층 아래에 묻을 수 있고 단위 면적당 흔적선 밀도가 거의 두 배로 늘어나기 때문에 PCB 판의 부피를 줄일 수 있다.PCB판 면적의 감소는 흔적선의 토폴로지 구조에 큰 영향을 미치는데, 이는 전류 회로가 감소하고 지점 흔적선의 길이가 감소하며 전자기 복사와 전류 회로의 면적이 거의 비례한다는 것을 의미한다;이와 동시에 부피가 작은 특징은 고밀도의 납봉장부품을 사용할수 있다는것을 의미하는데 이는 거꾸로 도선의 길이를 줄이고 전류회로를 줄이며 전자호환성을 제고시켰다.

4. 사용할 수 있는 다른 기술

집적회로칩 전원에 있는 전압의 순간적 과충을 줄이기 위해서는 집적회로칩에 디커플링 콘덴서를 추가해야 한다.이를 통해 전원 장애의 영향을 효과적으로 제거하고 인쇄판에서 전원 회로의 복사를 줄일 수 있습니다.디커플링 콘덴서가 전원 평면이 아닌 집적회로의 전원 파이프 발에 직접 연결되면 가시를 부드럽게 할 수 있습니다. 일부 장치의 콘센트에는 디커플링 콘덴서가 있고, 다른 장치는 디커플링 콘덴서가 장치에 충분히 가까워야 하는 이유입니다.모든 고속 및 고출력 장치는 가능한 한 함께 배치하여 전원 전압의 순간적 과충을 줄여야 합니다.만약 전원평면이 없다면 긴 전원흔적선은 신호와 회로사이에 회로를 형성하여 복사원과 쉽게 영향을 받는 회로로 될수 있다.흔적선이 동일한 네트워크 케이블이나 다른 흔적선을 통과하지 않는 회로를 형성하는 경우를 개환이라고 한다.회로가 동일한 네트워크 케이블의 다른 흔적을 통과하면 폐쇄 회로가 형성됩니다.두 경우 모두 안테나 효과 (유선 및 링 안테나) 가 발생합니다.안테나는 외부로 EMI를 방사하며 그 자체도 민감한 회로입니다.폐쇄 루프는 PCB 보드의 폐쇄 루프의 면적과 거의 비례하기 때문에 방사선이 발생해야 합니다.