PCB 기술 - DSP PCB 설계의 품질을 보장하는 방법

칩의 집적도가 높아짐에 따라 칩의 핀의 수도 증가하고 부품의 패키지도 DIP에서 OSOP, SOP에서 PQFP, PQFP에서 BGA로 끊임없이 변화하고 있다.TMS320C6000 시리즈 부품은 BGA 패키지로 제공됩니다.회로 응용 방면에서 BGA 패키지는 성공률이 높고 복구율이 낮으며 신뢰성이 높은 특징을 가지고 있다.그것의 응용은 갈수록 광범위해진다.그러나 BGA 패키지는 그리드 어레이 칩 패키지에 속하기 때문에 개발 중이다.시스템의 물리적 실현, 즉 판급 설계는 많은 고속 디지털 회로 설계 기술과 관련된다.

고속 시스템에서 소음 방해의 발생은 첫 번째 영향 요소이다.고주파 PCB 회로도 방사선과 충돌을 일으키고, 더 빠른 가장자리 속도는 진동, 반사 및 직렬 교란을 일으킨다.고속 신호 레이아웃과 케이블 연결의 특수성을 고려하지 않으면 설계된 회로 기판이 제대로 작동하지 않습니다.따라서 PCB 보드 설계의 성공은 DSP 회로 설계 과정에서 매우 중요한 일환이다.

따라서 PCB 보드의 설계 품질은 매우 중요합니다.이것은 최적화된 디자인 이념을 현실로 바꾸는 유일한 방법이다.다음은 고속 DSP 시스템에서 PCB 보드의 신뢰성 설계에 주의해야 할 몇 가지 문제에 대해 토론했다.

1. 전원 설계

고속 DSP 시스템의 PCB 보드 설계에서 가장 먼저 고려해야 할 것은 전원 설계이다.전원 설계에서는 일반적으로 다음과 같은 방법으로 신호 무결성 문제를 해결합니다.

1. 전원과 접지의 분리를 고려한다

회로 기판에 전용 접지층과 전원 계층이 있든 없든 전원과 접지 사이에 일정하고 합리적으로 분포된 용량을 추가해야 한다.공간을 절약하고 구멍의 수를 줄이기 위해 더 많은 슬라이스 콘덴서를 사용하는 것이 좋습니다.패치 콘덴서는 PCB 보드의 뒷면, 즉 용접 표면에 배치할 수 있습니다.칩 콘덴서는 넓은 도선으로 통공에 연결되고 통공을 통해 전원과 땅에 연결된다.

2. 배전의 배선 규칙을 고려한다

독립형 아날로그 및 디지털 전원 평면

고속 및 고정밀 아날로그 컴포넌트는 디지털 신호에 민감합니다.예를 들어, 앰프는 스위치 노이즈를 증폭시켜 펄스 신호에 가깝게 만들기 때문에 패널의 아날로그 및 디지털 부분, 전력 계층은 일반적으로 분리되어야합니다.

3. 민감한 신호 격리

일부 민감한 신호 (예: 고주파 시계) 는 소음 방해에 특히 민감하므로 반드시 고전도 격리 조치를 취해야 한다.고주파 클럭 (20MHz 이상의 클럭 또는 회전 시간이 5ns 미만인 클럭) 은 최소 10mil, 최소 20mil의 클럭 선 너비로 지선을 보호해야 합니다.구멍은 지면과 잘 접촉하여 5센티미터 간격으로 구멍을 뚫어 지면과 연결한다;22섬-220섬의 댐퍼 저항기를 시계 송신 측면에 직렬로 연결해야 합니다.이러한 회선으로 인한 신호 소음으로 인한 간섭을 피할 수 있다.

2. 소프트웨어와 하드웨어의 간섭 방지 설계

일반적으로 고속 DSP 응용 프로그램 PCB 보드는 시스템의 특정 요구 사항에 따라 사용자가 설계합니다.설계 능력과 실험실 조건이 제한되어 있기 때문에, 신뢰할 수 있는 교란 방지 조치를 완비하지 않으면, 일단 작업 환경이 이상적이지 않으면 전자기 교란이 발생하여 DSP 프로그램 프로세스가 문란해질 수 있다.DSP의 정상적인 작동 코드가 복구되지 않으면 프로그램이 도망가거나 충돌하거나 일부 구성 요소가 손상될 수 있습니다.상응하는 방해 방지 조치를 취하는 것에 주의해야 한다.

1. 하드웨어 간섭 방지 설계

하드웨어 간섭 방지 효율이 높다.시스템의 복잡성, 비용 및 볼륨을 모두 감당할 수 있을 때 하드웨어 간섭 방지 설계를 우선시합니다.일반적으로 사용되는 하드웨어 간섭 방지 기술은 다음과 같은 범주로 요약할 수 있습니다.

(1) 하드웨어 필터: RC 필터는 다양한 고주파 간섭 신호를 크게 약화시킬 수 있습니다.예를 들어, "가시" 의 간섭을 억제할 수 있습니다.

(2) 합리적 접지: 합리적으로 접지 시스템을 설계하고 고속 디지털과 아날로그 회로 시스템에 대해 저항이 낮고 넓은 면적의 접지층을 가지는 것이 매우 중요하다.접지층은 고주파 전류에 저항성이 낮은 반환 경로를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 EMI와 RFI를 더 작게 할 수 있으며 외부 간섭도 차단할 수 있다.PCB 설계 중에 아날로그 접지를 디지털 접지와 분리합니다.

(3) 차폐 조치: 교류 전원, 고주파 전원, 강한 전류 설비와 아크에서 발생하는 전기 불꽃은 전자파를 발생시켜 전자기 간섭의 소음원이 된다.상술한 장치는 금속 케이스에 둘러싸여 접지할 수 있다.이 차폐물은 전자기 감응으로 인한 방해에 매우 효과적이다.

(4) 광전 격리: 광전 격리기는 서로 다른 회로 기판 사이의 상호 간섭을 효과적으로 피할 수 있다.고속 옵티컬 격리기는 일반적으로 DSP와 다른 장치(예: 센서, 스위치 등)의 인터페이스에 사용됩니다.

2. 소프트웨어 간섭 방지 설계

소프트웨어 간섭은 하드웨어 간섭으로 대체할 수 없는 장점을 가지고 있다.DSP 응용 시스템에서는 또한 소프트웨어의 간섭 방지 능력을 충분히 발굴하여 간섭의 영향을 최소화해야 한다.다음은 몇 가지 효과적인 소프트웨어 방해 방지 방법을 제시하였다.

(1) 디지털 필터: 아날로그 입력 신호의 잡음은 디지털 필터를 통해 제거할 수 있습니다.일반적으로 사용되는 디지털 필터 기술에는 중간 값 필터, 산술 평균 필터 등이 포함됩니다.

(2) 트랩 설정: 사용되지 않는 프로그램 로케일에 대한 부트 섹션을 설정합니다.프로그램이 방해로 인해 이 영역으로 이동하면 부트 프로그램은 캡처된 프로그램을 지정된 주소로 강제로 부트하고 특수 프로그램을 사용하여 오류 프로그램을 수정합니다.처리하다.

(3) 명령 이중화: 2바이트 명령과 3바이트 명령 다음에 두 바이트 또는 3바이트의 비작동 명령인 NOP를 삽입하면 DSP 시스템이 프로그램의 통제 불능으로 방해받을 때 프로그램이 자동으로 정확한 궤도에 진입하는 것을 방지할 수 있다.

(4) 문지기 시간 설정: 만약 통제력을 잃은 프로그램이"끊임없는 순환"에 들어간다면"문지기"기술은 일반적으로 프로그램을"끊임없는 순환"에서 벗어나게 하는데 사용된다.타이머를 사용하면 타이머가 설정된 주기에 따라 펄스를 발생시키는 원리다.이 펄스를 생성하지 않으려면 DSP가 타이머를 설정 주기보다 작은 시간 내에 지워야 합니다.그러나 DSP 프로그램이 실행될 때는 그렇지 않습니다. 타이머는 필요에 따라 지워지고 타이머에서 발생하는 펄스는 DSP 재설정 신호로 사용되어 다시 재설정 및 초기화됩니다.

3. 전자기 호환성 설계

전자기 호환성이란 복잡한 전자기 환경에서 전자기기가 정상적으로 작동하는 능력을 말한다.전자기 호환성 설계의 목적은 전자 설비가 각종 외부 간섭을 억제할 수 있도록 하는 동시에 전자 설비가 다른 전자 설비에 대한 전자기 간섭도 줄이는 것이다.실제 PCB 보드에는 인접 신호 간의 간섭 현상인 전자기 간섭 현상이 많든 적든 존재합니다.직렬 교란의 크기는 루프 사이의 분포 용량과 분포 감각과 관련이 있다.다음과 같은 조치를 취하여 신호간의 이런 상호전자기교란을 해결할수 있다.

1. 합리적인 선가중치 선택

순간적 전류가 인쇄 선로에 미치는 충격 방해는 주로 인쇄 선로의 전감에 의해 발생하는데 그 전감은 인쇄 선로의 길이와 정비례하고 너비와 반비례한다.따라서 짧고 넓은 컨덕터를 사용하면 간섭을 억제하는 데 도움이 됩니다.시계 지시선과 버스 드라이브의 신호선은 일반적으로 큰 순간적 전류를 가지고 있으며 인쇄선은 가능한 한 짧아야 합니다.분리된 소자 회로의 경우, 인쇄선의 너비는 약 1.5mm로 요구를 만족시킨다;집적 회로의 경우 인쇄 컨덕터의 너비는 0.2mm에서 1.0mm 사이입니다.

2. 우물 격자 모양의 배선 구조를 사용한다.

구체적인 방법은 PCB 보드의 첫 번째 레이어에 수평으로, 다음 레이어에 수직으로 경로설정하는 것입니다.

4. 발열 설계

열을 쉽게 방출하기 위하여 인쇄판은 단독으로 설치하는것이 좋으며 판간격은 2센치메터 이상이여야 한다.이와 동시에 인쇄판 상원부품의 배치법칙에 주의를 돌려야 한다.수평 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 인쇄판의 가장자리에 접근하여 열 전달 경로를 단축하도록 배치됩니다.수직 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 인쇄판의 상단에 접근하여 다른 부품의 온도에 미치는 영향을 줄인다.온도에 더 민감한 부품은 가능한 한 온도가 상대적으로 낮은 영역에 배치해야 하며, 많은 열을 발생시키는 장치 위에 직접 배치해서는 안 된다.

고속 DSP 응용 시스템의 다양한 설계에서 완벽한 설계를 이론에서 현실로 변환하는 방법은 고품질의 PCB 보드에 달려 있습니다.어떻게 신호의 질을 높이느냐가 매우 중요하다.따라서 시스템의 성능이 양호한지는 설계자의 PCB 보드 품질과 분리할 수 없다.