PCB 기술 - 인쇄회로기판 신호의 완전성 연구

만약 당신이 이전의 저속 시대에 축적된 PCB 설계 경험이 지금은 불가능한 것 같다는 것을 발견한다면, 같은 PCB 설계는 이전에는 문제가 없었지만, 그것은 정상적으로 작동하지 않았다. 그렇다면 축하합니다. 당신은 가장 핵심적인 PCB 하드웨어 설계 문제에 봉착했다: 신호 완전성.

네가 하루 앞당겨 만나는 것은 좋은 일이다.과거 저속 시간 동안 레벨이 점프할 때 신호 상승 시간은 보통 몇 개의 ns가 증가한다.장치 간의 상호 연결은 회로의 기능에 영향을 주지 않으며 신호 무결성 문제에도 신경 쓸 필요가 없습니다.그러나 오늘날 고속 시대에는 IC 출력 전환 속도가 높아짐에 따라 많은 것이 피초급에 처해 있어 신호 주기에 관계없이 거의 모든 설계가 신호 무결성 문제에 부딪혔다.또한 낮은 전력 소비에 대한 추구로 인해 핵심 전압은 점점 낮아지고 1.2v의 핵심 전압은 매우 보편화됩니다.

따라서 시스템의 소음 허용량은 점점 작아질 수 있으며, 이는 신호 무결성 문제를 더욱 부각시킬 수 있다.넓은 의미에서 신호 무결성은 회로 설계에서 상호 연결로 인해 발생하는 모든 문제를 의미합니다.주로 상호 연결된 전기 특성 매개변수가 디지털 신호의 전압 및 전류 파형과 어떻게 상호 작용하고 제품의 성능에 어떻게 영향을 미치는지 연구합니다.

주로 시퀀스, 신호 벨, 신호 반사, 근거리 교란, 원거리 교란, 스위치 소음, 비단조성, 접지 반등, 전원 반등, 감쇠, 용량 부하, 전자기 복사, 전자기 교란 등의 영향으로 나타난다.그리고 그 이상.신호 무결성 문제의 근원은 신호 상승 시간의 감소에 있다.

포선 토폴로지가 바뀌지 않았더라도 신호 상승 시간이 적은 IC칩을 사용하면 기존 설계가 임계 상태이거나 작동이 중지된다.

다음은 일반적인 신호 무결성 문제입니다.신호 반사로 인한 파형 왜곡.그것은 마치 울리는 것처럼 보인다. 당신이 만든 회로판을 꺼내 각종 신호를 측정한다. 예를 들면 시계 출력이나 고속 데이터 라인 출력이다. 이런 파형이 존재하는지 보자.

그렇다면 신호 무결성 문제에 대해 감성적으로 이해해야합니다. 예, 이것은 신호 무결성의 문제입니다.많은 하드웨어 엔지니어들이 작은 저항을 시계 출력 신호에 연결합니다. 왜인지에 대해 많은 사람들이 분명하게 말할 수 없습니다. 그들은 많은 성숙한 디자인이 있다고 말할 것입니다. 아마도 당신은 알고 있을 것입니다. 그러나 많은 사람들이 3 ~ 4 년 경력의 하드웨어 엔지니어를 포함하여 이 작은 저항의 기능을 분명하게 말할 수 없습니다.놀랍습니까?하지만 이건 진짜야, 난 많은 걸 만났어.사실 이 작은 저항의 역할은 신호 반사 문제를 해결하는 것이다.저항이 증가함에 따라 벨은 사라지지만 상승 신호가 더 이상 가파르지 않다는 것을 알게 될 것이다.이 솔루션은 임피던스 일치라고 합니다. O. 오른쪽에서 임피던스 일치에 주의해야 합니다.임피던스는 신호의 완전성 문제에서 매우 중요한 위치를 차지한다.직렬 교란: 만약 당신이 충분히 조심한다면, 당신은 때때로 신호선에 있어서 신호를 출력하는 기능이 없다는 것을 발견할 수 있지만, 측정 중에 일부 규칙적인 파형이 있을 수 있는데, 마치 신호가 출력되는 것 같다.이 점에서 당신은 그 부근의 신호선을 측정하여 비슷한 도안이 있는지 볼 수 있습니다!네, 두 신호선이 가깝다면 보통.이것이 바로 만담이다.물론 교란의 영향을 받는 신호선의 파형은 반드시 린접신호의 파형과 비슷할뿐만아니라 반드시 뚜렷한 규칙을 갖고있는것도 아니며 더욱 많은것은 소음의 형식으로 존재한다.직렬 교란은 오늘날 고밀도 회로 기판의 골치 아픈 문제였다.배선 공간이 작기 때문에 신호가 매우 가까워야 하기 때문에 그것을 제어할 수밖에 없지만, 그것을 마주하는 것이 아니라 제거할 수는 없다.

직렬 교란 신호선의 경우, 인접 신호로부터의 교란은 그에게 소음에 해당한다.간섭의 크기는 두 신호선 사이의 거리뿐만 아니라 회로 기판의 많은 요소와 관련이 있습니다.물론 거리는 가장 쉽게 제어할 수 있고 교란을 해결하는 가장 흔한 방법이지만 유일한 방법은 아니다.이것도 많은 PCB 엔지니어들이 오해하는 부분이다.

궤도 함몰: 소음은 신호망뿐만 아니라 배전 시스템에도 존재한다.우리는 네가 회로판의 모든 것을 초전도체로 바꿀 수 없다면 전원과 땅 사이를 흐르는 전류는 불가피하게 저항이 있을 것이라는 것을 안다.그런 다음 전류가 변하면 불가피하게 전압이 떨어지기 때문에 실제로 칩의 전원 핀으로 전송되는 전압이 낮아지고 때로는 전압이 갑자기 붕괴되는 것처럼 크게 낮아지기도 합니다. 이것이 궤도 붕괴입니다.궤도 충돌은 때때로 치명적인 문제를 초래하고 회로 기판의 기능에 영향을 줄 수 있습니다.고성능 프로세서가 내장된 문의 수가 증가하고 스위치 속도가 더 빨라지며 더 짧은 시간 내에 더 많은 스위치 전류가 소모되고 용인할 수 있는 소음이 점점 작아지고 있다.그러나 전력 시스템에 대한 고성능 프로세서의 까다로운 요구와 저임피던스 배전 시스템 구축의 어려움으로 인해 소음 제어는 점점 더 어려워지고 있습니다.

이것은 또한 임피던스 문제이며, 임피던스를 이해하는 것이 PCB 신호의 무결성 문제를 이해하는 열쇠라는 것을 이미 알고 있을 것입니다.l