PCB 기술 - 고속 PCB 보드 설계 고려 사항

고속 PCB 회로 기판을 설계하는 데 필요한 고려 사항 스택 수: 좋은 계층 압력 구조는 대부분의 신호 무결성 문제와 emc 문제에 대한 가장 좋은 예방 조치이며 사람들이 가장 많이 오해하는 것입니다.여기에는 몇 가지 요소가 작용하고 있으며, 한 문제를 해결하는 좋은 방법은 다른 문제를 악화시킬 수 있다.많은 시스템 설계 공급업체들은 특성 임피던스와 신호 품질을 제어하기 위해 보드에 최소한 하나의 연속적인 평면이 있어야 한다고 제안합니다.비용만 감당할 수 있다면 이것은 아주 좋은 건의이다.EMC 컨설턴트는 전자기 방출 및 전자기 간섭에 대한 민감성을 제어하기 위해 외부 계층에 바닥 충전재 또는 접지층을 배치하는 것을 자주 권장합니다.어떤 조건에서는 이것도 좋은 건의이다.접합 구조의 신호 문제를 커패시터 모델로 분석합니다. 그러나 이러한 방법은 순간적 전류의 영향으로 인해 일반적인 설계에서 문제가 발생할 수 있습니다.먼저, 전원 평면 / 접지 평면 쌍의 간단한 상황을 살펴보겠습니다. 그것은 콘덴서로 간주될 수 있습니다.전력층과 접지층은 콘덴서의 두 극판이라고 볼 수 있다.더 큰 커패시터 값을 얻으려면 두 극판을 더 가깝게 (거리 D)하고 개전 상수 (람다 ¼ r≤ ¼) 를 늘려야 한다.용량이 클수록 임피던스가 낮아지는데, 이것이 바로 우리가 원하는 것이다. 왜냐하면 그것은 소음을 억제할 수 있기 때문이다.다른 레이어가 어떻게 정렬되든 기본 전원 레이어와 접지 레이어는 스택의 중간에 인접해야 합니다.전원층과 접지층 사이의 거리가 크면 전류 회로가 커지고 소음이 많이 발생합니다.8 레이어의 경우 전원 공급 장치 레이어를 한쪽에 놓고 다른 쪽에 접지 레이어를 놓으면 다음과 같은 문제가 발생합니다.

1.최대 간섭.상호 용량의 증가로 인해 신호층 사이의 교란은 층 자체의 교란보다 크다.최대 발행 부수.전류는 각 전원 평면 주위에서 흐르고 신호와 평행하며, 대량의 전류는 주 전원 평면에 들어가 접지 평면을 통해 반환된다.순환 전류의 증가로 인해 전자기 호환성 특성이 악화될 수 있다.임피던스에 대한 제어를 잃다.신호가 제어층에서 멀어질수록 주위에 다른 도체가 있기 때문에 임피던스 제어의 정밀도는 낮아진다.용접 재료의 단락이 발생하기 쉽기 때문에 제품의 비용이 증가할 수 있습니다.특성 임피던스: 성능과 비용 사이에서 절충적인 선택을 해야 합니다.따라서 최적의 SI 및 EMC 특성을 위해 디지털 회로 기판을 배치하는 방법에 대해 살펴보겠습니다.PCB의 각 레이어의 분포는 대개 대칭적입니다.내가 보기에 두 개 이상의 신호층은 인접하여 놓아서는 안 된다;그렇지 않으면 SI에 대한 제어가 상당 부분 손실됩니다.내부 신호 레이어를 쌍으로 대칭적으로 배치하는 것이 좋습니다.일부 신호가 smt 장치로 연결되어야 하는 경우가 아니라면 외부 신호의 배선을 최소화해야 합니다. 좋은 설계 방안의 첫 번째 단계는 대량의 회로 기판의 층압 구조를 정확하게 설계하는 것입니다.이러한 배치 방법을 여러 번 반복할 수 있습니다.전원 및 접지층을 추가로 추가할 수도 있습니다.두 파워 레이어 사이에 한 쌍의 신호 레이어가 없는지 확인하기만 하면 됩니다.고속 신호 배선은 같은 쌍의 신호층에 배치해야 한다;SMT 부품의 연결로 인해 발생하는 경우가 아니면 이 원칙을 위반할 수 없습니다.신호의 모든 경로에는 공통적인 반환 경로 (즉, 접지 평면) 가 있어야 합니다.어느 두 층을 한 쌍으로 볼 수 있는지 판단하는 데는 두 가지 생각과 방법이 있다.동일한 거리의 반환 신호가 동일한지 확인합니다.즉, 신호는 내부 접지 평면의 양쪽에 대칭으로 경로설정되어야 합니다.이렇게 하면 임피던스와 순환 전류를 쉽게 제어할 수 있다는 장점이 있습니다.단점은 접지층에 구멍이 많고 쓸모없는 층이 있다는 것이다.인접한 경로설정의 두 신호층. 접지층의 오버홀을 최소로 제어할 수 있는 것이 장점입니다 (오버홀 사용).단점은 일부 핵심 신호에 대해 이 방법의 유효성이 떨어진다는 것이다.나는 두 번째 방법을 즐겨 쓴다.컴포넌트 제어 및 수신을 위한 접지 연결은 신호 경로설정 레이어에 인접한 레이어에 직접 연결할 수 있는 옵션입니다.간단한 경로설정 원리로서 표면 경로설정 폭은 인치 단위의 드라이브 상승 시간의 1/3보다 작아야 합니다 (예: 고속 TTL 경로설정 폭은 1인치).전원 공급 장치가 여러 개인 경우 전원 코드 사이에 접지층을 배치하여 분리해야 합니다.전원 공급 장치 간의 AC 결합을 방지하기 위해 콘덴서를 형성하지 마십시오.상술한 조치는 모두 순환과 직렬 교란을 줄이고 임피던스 제어 능력을 강화하기 위한 것이다.또한 접지 평면은 효과적인 EMC "차폐 상자" 를 형성합니다.특성 임피던스에 대한 영향을 고려하여 사용하지 않는 표면적을 접지층으로 만들 수 있습니다.특성 임피던스는 좋은 중첩 구조로 임피던스를 효과적으로 제어할 수 있고 그 흔적선은 이해하기 쉽고 예측 가능한 전송선 구조를 형성할 수 있다.현장 솔루션 도구는 이러한 문제를 잘 처리하기 때문에 변수의 수를 최소한으로 조절하기만 하면 상당히 정확한 결과를 얻을 수 있다.그러나 세 개 이상의 신호가 겹칠 때 상황이 반드시 그렇지는 않다. 그 이유는 미묘하다.대상 임피던스 값은 장비의 공정 기술에 따라 달라집니다.고속 CMOS 기술은 보통 약 70에에 달할 수 있습니다.고속 TTL 장치는 일반적으로 약 80 ~ 100 섬에 도달 할 수 있습니다.임피던스 값은 일반적으로 노이즈 허용량과 신호 전환에 큰 영향을 미치기 때문에 임피던스를 선택할 때 매우 조심해야 합니다.제품 설명서는 이에 대한 지침을 제공합니다.현장 해결 도구의 초기 결과에는 두 가지 문제가 발생할 수 있습니다.우선 시야가 제한되는 문제다.현장 솔루션 도구는 인근 흔적선의 영향만 분석하고 다른 층에서 임피던스에 영향을 주는 비평행 흔적선은 고려하지 않는다.현장 해결 도구는 경로설정하기 전에, 즉 이력 폭을 할당할 때 세부 사항을 알 수 없지만, 상술한 쌍으로 배열하는 방법은 이 문제를 최소화할 수 있다.특히 로컬 전력 평면의 영향입니다.배선 후 외부 회로 기판은 항상 접지 동선으로 가득 차서 EMI와 균형 도금을 억제하는 데 도움이 됩니다.