PCB 기술 - 고속 회로 PCB의 반환 경로

PCB 디지털 회로의 다이어그램에서 디지털 신호의 전파는 한 논리문에서 다른 문으로 이루어진다.신호는 전선을 통해 출력단에서 수신단으로 전송된다.그것은 한 방향으로 흐르는 것 같다.많은 디지털 엔지니어들은 회로 경로가 중요하지 않다고 생각한다.결국 드라이브와 수신기는 전압 모드 장치로 지정되어 있는데, 왜 전류를 고려해야 하는가.

사실, 기본 회로 이론은 신호가 전류를 통해 전파된다는 것을 알려준다.구체적으로 말하면 이것은 전자의 운동이다.전자 흐름의 특징 중 하나는 전자가 어디에도 머물지 않는다는 것이다.전류가 어디로 흐르든 그들은 반드시 돌아와야 한다.따라서 전류는 항상 회로에서 흐르며 회로의 모든 신호는 폐쇄 루프 형태로 존재합니다.고주파 신호 전송의 경우 사실상 전송선과 직류층 사이에 낀 미디어 콘덴서를 충전하는 과정이다.

PCB 환류 용접의 영향

디지털 회로는 일반적으로 접지와 전원 평면에 의존하여 환류를 완성한다.고주파 신호와 저주파 신호는 반환 경로가 다르다.저주파 신호 반환의 경우 임피던스가 가장 낮은 경로를 선택하고 고주파 신호 반환의 경우 감응이 가장 낮은 경로를 선택합니다.

전류가 신호 드라이브에서 시작하여 신호선을 통과하고 신호 수신단에 주입될 때 항상 반대 방향의 반환 전류가 있다: 부하의 접지 핀으로부터 시작하여 구리 평면을 통과하여 신호원으로 흐르고, 신호선을 통과하는 전류는 폐쇄 고리를 형성한다.복동 평면을 흐르는 전류로 인한 소음 주파수는 신호 주파수와 같다.신호 주파수가 높을수록 소음 주파수가 높다.논리 게이트는 절대 입력 신호에 응답하지 않지만 응답 입력 신호와 참조 핀의 차이는 발생합니다.단점 단말기 회로는 입력 신호와 그 논리적 접지 참조 평면 사이의 차이에 반응하기 때문에 접지 참고면의 간섭과 신호 경로상의 간섭도 마찬가지로 중요하다.

고속 인쇄 회로기판

논리 문은 입력 핀과 지정 참조 핀에 응답합니다. 어느 것이 지정 참조 핀인지 알 수 없습니다 (TTL의 경우 일반적으로 음수 전원, ECL의 경우 일반적으로 양수 전원이지만 전부는 아님). 이 특성의 경우 차분 신호의 방해 방지 능력은 접지 반발 소음과 전원 평면 슬라이딩에 좋은 영향을 미칠 수 있습니다.

PCB 보드의 많은 디지털 신호가 동시에 전환될 때 (예: CPU 데이터 버스, 주소 버스 등), 이것은 순간적 부하 전류가 전원에서 회로로 유입되거나 회로에서 지선으로 흐르게 되며, 전원 코드와 지선의 존재로 인해 임피던스는 동시 전환 소음 (SSN) 을 발생시키고, 지선에서도 접지 평면 반발 소음 (접지 반등이라고 함) 을 발생시킨다.인쇄회로기판의 전원선과 접지선의 주위면적이 비교적 클 때 그들의 복사에네르기도 비교적 크다.따라서 디지털 칩의 스위치 상태를 분석하고 주변 면적을 줄이기 위해 반환 모드를 제어하는 조치를 취했습니다.면적, 목적은 방사능이 가장 작다는 것이다.

IC1은 신호 출력단이고, IC2는 신호 입력단(PCB 모델을 단순화하기 위해 수신단에 다운스트림 저항기가 포함된다고 가정), 3층은 접지층이다.IC1과 IC2의 접지는 모두 제3접지 평면에서 나온다.TOP 레이어의 오른쪽 위 모서리는 전원 공급 장치의 양극에 연결되는 전원 평면입니다.C1과 C2는 각각 IC1과 IC2의 디커플링 커패시터입니다.그림에 표시된 칩의 전원과 접지 핀은 신호 송신단과 수신단의 전원과 땅이다.

저주파에서 S1 단자가 고전도를 출력하면 전체 전류 회로는 전원이 전선을 통해 VCC 전원 평면에 연결된 다음 주황색 경로를 통해 IC1로 진입한 다음 S1 단자에서 나와 R1 단자의 두 번째 전선을 통해 IC2로 진입한다.그런 다음 GND 레이어에 들어가 빨간색 경로를 통해 전원 공급 장치의 음극으로 돌아갑니다.

고주파에서는 PCB의 분포 특성이 PCB 신호에 큰 영향을 미친다.우리가 자주 이야기하는 지상 회파는 고주파 신호에서 자주 부딪히는 문제이다.S1에서 R1까지의 신호선의 전류가 증가하면 외부 자기장이 빠르게 변하여 근처의 도체에서 역방향 전류를 감지합니다.세 번째 층의 지면이 완전한 지면이면 파란색 점선으로 표시된 전류가 지면에서 생성됩니다.TOP 레이어에 전체 전원 평면이 있으면 TOP 레이어의 파란색 점선을 따라 회류가 발생합니다.이때 신호환로의 전류환로가 가장 작고 외부로 복사되는 에네르기가 가장 작으며 외부신호를 결합하는 능력도 가장 작다.(고주파의 피부추종효과도 외부로 복사하는 에네르기가 가장 작으며 원리는 같다.)

PCB 고주파 신호는 레벨과 전류의 변화가 빠르지만 변화 주기가 짧아 필요한 에너지가 크지 않기 때문에 칩은 칩에 가장 가까운 디커플링 콘덴서에 의해 전력을 공급한다.C1이 충분히 크고 응답이 빠를 때 (ESR 값이 매우 낮으며 일반적으로 세라믹 콘덴서를 사용합니다. 세라믹 콘덴서의 ESR은 탄탈럼 콘덴서보다 훨씬 낮습니다.) 최상위 층의 주황색 경로와 GND 층의 빨간색 경로는 존재하지 않는 것으로 간주할 수 있습니다.

따라서 구축된 환경에서 PCB 전류의 전체 경로는 C1의 양극-IC1의 VCC-S1-L2-R1의 신호선-IC2의 GND-GND 층의 노란색 경로-통공-콘덴서의 음전극이다.PCB 전류의 수직 방향에 갈색 등가 전류가 존재하고 중간에서 자기장을 감지한다는 것을 알 수 있다.동시에 이 고리면은 외부 간섭과 쉽게 결합된다.신호가 그림과 같은 클럭 신호인 경우 동일한 PCB의 동일한 전원으로 작동하는 병렬 8비트 데이터 케이블 세트가 있으며 전류 반환 경로는 동일합니다.

데이터 케이블의 레벨이 동시에 같은 방향으로 뒤집히면 시계는 큰 역방향 전류를 감지합니다.만약 시계선이 잘 일치하지 않는다면 이런 교란은 시계신호에 치명적인 영향을 미치기에 충분하다.이런 교란의 강도는 교란원의 고저전평의 절대치와 정비례하지 않고 교란원의 현재 변화률과 정비례한다.