PCB 기술 - 고속 PCB 설계의 몇 가지 문제

부품의 작업 빈도가 갈수록 높아짐에 따라 고속 PCB 설계가 직면한 신호 완전성 문제는 이미 전통적인 설계의 병목이 되었고, 엔지니어는 완전한 해결 방안을 설계하는 데 점점 더 큰 도전에 직면하고 있다.비록 관련 고속 시뮬레이션 도구와 상호 연결 도구가 설계자가 그 중의 일부 문제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있지만, 고속 PCB 설계도 끊임없이 경험과 업계 간의 심도 있는 교류를 쌓아야 한다.

다음은 광범위한 관심을 받고 있는 문제들을 열거했다.

경로설정 토폴로지가 신호 무결성에 미치는 영향

고속 PCB 보드의 전송선을 따라 신호가 전송될 때 신호 무결성 문제가 발생할 수 있습니다.STMicroelectronics의 네티즌 퉁양은 최대 4개 또는 5개의 장치 (FLASH, SDRAM 등) 를 구동하는 버스 (주소, 데이터, 명령) 에 대해 PCB가 배선될 때 버스가 차례대로 각 장치에 도착하여 먼저 SDRAM에 연결한 다음 FLASH에 연결한다고 물었다.버스는 여전히 별 모양으로 분포되어 있습니다. 즉, 버스는 어딘가와 분리되어 각 장치에 연결됩니다.신호 무결성 측면에서 이 두 가지 방법 중 어느 것이 더 좋습니까?

이에 대해 이보룡은 다음과 같이 지적했다. 포선토폴로지구조가 신호의 완전성에 미치는 영향은 주로 매개 노드의 신호도착시간이 일치하지 않고 반사신호도 일치하지 않는 시간에 어느 한 노드에 도달하여 신호의 질이 악화되였다.일반적으로 별 토폴로지 구조는 같은 길이의 여러 분기를 제어하여 신호 전송과 반사 지연을 일치시킴으로써 더 나은 신호 품질을 얻을 수 있습니다.토폴로지 구조를 사용하기 전에 신호 토폴로지 노드의 상황, 실제 작업 원리와 배선의 난이도를 고려해야 한다.서로 다른 버퍼는 신호의 반사에 서로 다른 영향을 미치기 때문에 스타 토폴로지는 FLASH와 SDRAM에 연결된 데이터 주소 버스의 지연을 해결하지 못하여 신호의 품질을 보장할 수 없습니다.다른 한편으로 고속신호는 일반적으로 DSP와 SDRAM 사이의 통신에 대해 FLASH가 로드되는 속도가 높지 않기 때문에 고속시뮬레이션에서 실제 고속신호가 효과적으로 작동하는 노드의 파형만 보장하고 FLASH의 파형에는 관심을 가질 필요가 없다.별 모양 토폴로지와 데이지 체인 등 토폴로지를 비교했다.다시 말해서, 특히 많은 데이터 주소 신호가 별 토폴로지를 사용할 때 케이블 연결이 더 어렵습니다.

용접판이 고속 신호에 미치는 영향

PCB에서 설계의 관점에서 볼 때, 오버홀은 주로 중간 구멍과 구멍 주위의 용접판이라는 두 부분으로 구성되어 있다.fulonm이라는 엔지니어가 손님에게 용접판이 고속 신호에 미치는 영향에 대해 물었다.이에 대해 이보룡은 용접판은 고속신호에 영향을 미치며 유사 부품 봉인이 부품에 미치는 영향에 영향을 미친다고 말했다.상세한 분석에 따르면 신호가 IC에서 나온 후 키보드, 핀, 패키징 케이스, 용접판과 용접재를 거쳐 전송선에 도달한다.이 과정의 모든 관절은 신호의 질에 영향을 줄 수 있다.그러나 실제 분석에서는 용접판, 용접재 및 핀의 구체적인 매개변수를 제시하기가 어렵습니다.따라서 일반적으로 IBIS 모델의 패키지 매개변수를 사용하여 이를 요약합니다.물론 이런 분석은 비교적 낮은 주파수에서 접수할수 있지만 비교적 높은 주파수의 신호에 대해 비교적 높은 정밀도의 시뮬레이션은 정확하지 못하다.현재 추세는 IBIS의 V-I 및 V-T 커브를 사용하여 버퍼 특성을 설명하고 SPICE 모델을 사용하여 패키징 매개변수를 설명하는 것입니다.

전자기 간섭을 어떻게 억제할 것인가

PCB는 전자기 간섭(EMI)의 원천이므로 PCB의 설계는 전자 제품의 전자기 호환성(EMC)과 직결된다.고속 PCB 설계에서 EMC/EMI를 강조하면 제품 개발 주기를 단축하고 출시 시기를 앞당기는 데 도움이 될 것으로 보인다.그러므로 이 포럼에서 많은 기술자들은 전자기교란을 억제하는 문제에 깊은 관심을 돌리고있다.예를 들어, 유한회사의 슈젠은 EMC 테스트에서 클럭 신호의 고조파가 매우 심각하다는 것을 발견했다고 말했다.클럭 신호를 사용하는 IC의 전원 핀을 특수 처리해야 합니까?디커플링 콘덴서를 전원 핀에 연결합니다.PCB 설계에서 전자기 복사를 억제하기 위해 주의해야 할 점은 무엇입니까?이에 대해 이보룡은 전자기 겸용의 세 가지 요소는 방사선, 전파 경로, 피해자라고 지적했다.전파 경로는 공간 복사 전파와 케이블 전도로 나뉜다.그러므로 고조파를 억제하려면 우선 고조파의 전파방식을 보아야 한다.전원 분리는 전도 모드의 전파 문제를 해결하기 위한 것이다.또한 필요한 일치 및 차단이 필요합니다.

이보룡은 네티즌들의 질문에 대답할 때 려과파는 전도를 통해 전자기겸용복사를 해결하는 좋은 방법이라고 지적했다.또 교란원과 피해자 두 가지 측면도 고려할 수 있다.교란원 방면에서 오실로그래프로 신호의 상승변이가 너무 빠른지, 반사나 과충, 하충 또는 진동이 있는지 검사해 보자.해당하는 경우 일치를 고려할 수 있습니다.이밖에 될수록 공중비례가 50% 인 신호가 생기지 않도록 해야 한다. 왜냐하면 이런 신호는 심지어 아조파와 고주파분량도 없기때문이다.피해자에 대해서는 토지 덮개 등의 조치를 고려할 수 있다.

RF 경로설정은 통과 또는 벤드 경로를 선택할 수 있습니다.

이 포럼에서 적지 않은 네티즌들이 고속아날로그회로설계에 관한 문제를 제기하였다.예를 들어 징헝전자의 한 네티즌은 고속 PCB에서도 통과로 큰 귀환 경로를 줄일 수 있지만 어떤 사람들은 통과하지 않고 구부리고 싶다고 하는데 어떻게 선택해야 하느냐고 물었다.

이에 대해 이보룡은 무선주파수회로를 분석하는 귀환경로는 고속디지털회로에서의 신호귀환과 다르다고 지적했다.둘 다 분포 매개변수 회로라는 공통점이 있는데, 모두 맥스웰 방정식을 사용하여 회로의 특성을 계산한다.그러나 무선 주파수 회로는 아날로그 회로로서 전압 V = V (t) 와 전류 I = I (t) 를 모두 제어해야 하는데 디지털 회로는 신호 전압 V = V (t) 의 변화에만 초점을 맞춘다.따라서 RF 케이블링에서는 신호 반환뿐만 아니라 케이블링이 전류에 미치는 영향도 고려해야 한다.즉, 경로설정과 오버홀의 굴곡이 신호 전류에 어떤 영향을 미치는지 여부입니다.또한 대부분의 무선 주파수 패널은 단일 또는 양면 PCB이며 완전한 평면 레이어가 없습니다.반환 경로는 신호 주위의 다양한 접지와 전원에 분포되어 있습니다.시뮬레이션 중에는 3D 필드 추출 도구를 사용하여 분석해야 합니다.구멍을 통과하는 회류는 구체적인 분석이 필요하다.고속 디지털 회로 분석은 일반적으로 전체 평면 레이어를 가진 다중 레이어 PCB만 처리하고, 2D 필드 추출 분석을 사용하며, 인접 평면의 신호 회류만 고려하며, 오버홀은 세트 총 매개변수 RLC 처리로만 사용됩니다.