PCB 기술 - 9단계로 PCB 신호 무결성 확보

신호 무결성(Signal integrity, SI)은 신호 선상 신호의 질량, 즉 신호가 회로에서 정확한 시퀀스와 전압으로 응답하는 능력을 말한다.회로의 신호가 필요한 타이밍, 지속 시간 및 전압 폭으로 수신기에 도달할 수 있는 경우 회로가 양호한 신호 무결성을 가지고 있는지 확인할 수 있습니다.반대로 신호가 제대로 응답하지 않으면 신호 무결성 문제가 발생한다.

신호 무결성 문제는 신호 왜곡, 타이밍 오류, 부정확한 데이터, 주소, 제어선 및 시스템 오류를 초래하거나 직접적으로 초래할 수 있으며 시스템을 붕괴시킬 수도 있습니다.이것은 이미 고속 제품 설계에서 매우 주목할 만한 문제가 되었다.이 문서에서는 먼저 PCB 신호 무결성 문제를 설명한 다음 PCB 신호의 무결성 단계를 설명하고 마지막으로 PCB 설계의 신호 무결성을 보장하는 방법을 설명합니다.

PCB 신호 무결성 문제 포함

PCB 신호 무결성 문제는 주로 신호 반사, 직렬 교란, 신호 지연 및 시간 오차를 포함합니다.

1.반사: 신호가 전송선에서 전송될 때, 고속 PCB 업로드 송선의 특성 임피던스가 신호의 원본 임피던스 또는 부하 임피던스와 일치하지 않을 때, 신호는 반사되어 신호의 파형 과충과 하충을 초래한다.벨을 울리는 현상.오버샷 (Overshoot) 은 신호 변환의 첫 번째 피크 (또는 밸리 값) 를 말하며, 이는 전력 레벨보다 높거나 참조 레벨보다 낮은 추가 전압의 영향입니다.

언더샷(Undershoot)은 신호 변환의 다음 밸리(또는 피크)를 나타냅니다.과도한 과충전 전압은 일반적으로 오랜 시간 동안 영향을 미쳐 장치에 손상을 입힐 수 있으며, 과충전은 소음 여유를 낮추고, 벨은 신호 안정에 필요한 시간을 증가시켜 시스템 타이밍에 영향을 줄 수 있다.

2.직렬 교란: PCB에서 직렬 교란은 신호가 전송선에서 전파될 때 전자기가 상호 커패시터와 상호 감지 결합을 통해 인접 전송선에 초래하는 원하지 않는 소음 교란을 말한다.그것은 서로 다른 구조로 인해 일어난 전자장이다.동일한 영역의 상호 작용으로 생성됩니다.상호 커패시터는 결합 전류를 감지하여 커패시터 직렬 교란이라고 한다.상호 감지는 결합 전압을 감지하여 전감 직렬 교란이라고 한다.PCB에서 교란은 흔적선의 길이, 신호선의 간격과 참고접지평면의 조건과 관련된다.

3.신호 지연 및 타이밍 오류: 신호는 PCB 라인에서 제한된 속도로 전송되며 신호는 구동단에서 수신단으로 전송되며 이 기간 동안 전송 지연이 있습니다.너무 많은 신호 지연 또는 신호 지연 오류는 시퀀스 오류와 논리 장치 기능의 혼란을 초래할 수 있습니다.

신호 무결성 분석의 고속 디지털 시스템 설계 분석은 제품의 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품 개발 주기를 단축하고 개발 원가를 낮출 수 있다.디지털 시스템이 고속, 고밀도의 방향으로 발전함에 따라 이런 설계 도구를 파악하는 것은 매우 긴박하고 필요한 것이다.

신호 완전성 분석 모델과 계산 분석 알고리즘의 끊임없는 개선과 보완에서 신호 완전성을 이용하여 컴퓨터 설계와 분석을 하는 디지털 시스템 설계 방법은 광범위하고 전면적으로 응용될 것이다.

PCB 신호 무결성 단계

1. 설계 전 준비

설계를 시작하기 전에 부품의 선택, 공정 선택 및 회로 기판 생산 비용 제어 등의 작업을 안내하기 위해 설계 전략을 먼저 생각하고 결정해야 합니다.SI의 경우 계획 또는 설계 가이드를 형성하여 설계 결과에 명백한 SI 문제, 직렬 또는 타이밍 문제가 없는지 미리 검토할 필요가 있습니다.

2. 보드의 스택

일부 프로젝트 팀은 PCB 계층 수를 결정하는 데 큰 자율권을 가지고 있지만 다른 일부는 그렇지 않습니다.그래서 자신이 어디에 있는지 아는 것이 중요하다.

기타 중요한 문제는 다음과 같습니다. 예상되는 제조 공차는 얼마입니까?회로 기판의 예상 절연 상수는 얼마입니까?선가중치와 간격의 허용오차는 얼마입니까?접지층과 신호층의 두께와 간격의 허용오차는 얼마입니까?이 모든 글자들

정보는 연결 전 단계에 사용할 수 있습니다.

위의 데이터에 따라 종속 연결을 선택할 수 있습니다.다른 보드나 후면에 삽입되는 거의 모든 PCB에는 두께 요구 사항이 있으며, 대부분의 보드 제조업체는 제조할 수 있는 다양한 유형의 레이어에 대해 고정된 두께 요구 사항을 가지고 있어 최종 스택의 수를 크게 제한할 수 있습니다.캐스케이드 수를 정의하려면 제조업체와 긴밀히 협력해야 할 수도 있습니다.임피던스 제어 도구는 서로 다른 레이어를 생성하는 대상 임피던스 범위에 적용되며 제조업체에서 제공하는 제조 공차 및 인접 경로설정의 영향을 고려해야 합니다.

3. 직렬 및 임피던스 제어

인접한 신호선으로부터의 결합은 교란을 초래하고 신호선의 저항을 변화시킨다.인접한 평행 신호선의 결합 분석은 신호선 간 또는 다양한 유형의 신호선 간 보안 또는 예상 간격 (또는 평행 경로설정 길이) 을 결정합니다.

예를 들어, 시계와 데이터 신호 노드의 간섭을 100mV 이하로 제한하고 신호 흔적선을 평행으로 유지하려면 계산 또는 시뮬레이션을 사용하여 지정된 경로설정 레이어에서 신호 사이의 최소 허용 간격을 찾을 수 있습니다.또한 중요한 임피던스 노드 (또는 클럭 또는 전용 고속 스토리지 아키텍처) 를 포함하도록 설계된 경우 필요한 임피던스를 얻으려면 케이블을 한 층 (또는 여러 층) 에 배치해야 합니다.

4. 중요한 고속 노드

지연 시간 및 시간 편향은 클럭 라우팅에서 고려해야 할 핵심 요소입니다.엄격한 타이밍 요구 사항으로 인해 이러한 노드는 일반적으로 최적의 SI 품질을 위해 엔드 어플라이언스를 사용해야 합니다.이러한 노드를 미리 식별하고 신호 무결성 설계 지표를 조정하기 위해 어셈블리 배치 및 경로설정에 필요한 시간을 계획해야 합니다.