PCB 기술 - PCB 설계는 LVDS 신호를 어떻게 처리합니까?

LVDS 신호는 차등 신호일 뿐만 아니라 고속 디지털 신호이다.따라서 LVDS 전송 매체가 PCB 회선을 사용하든 케이블을 사용하든 간에 반드시 신호가 매체 끝에서 반사되는 것을 방지하기 위한 조치를 취해야 하며, 전자기 간섭을 줄여 신호의 무결성을 확보해야 한다.우리가 PCB 레이아웃 설계에서 상술한 요소를 고려하기만 하면 고속 차분 회로 기판을 설계하는 것은 그리 어렵지 않다.

LVDS 신호를 처리하는 PCB 설계의 설계 요점은 다음과 같습니다.

1. 다층판으로 포장한다.일반적으로 LVDS 신호가 있는 보드는 다중 레이어로 배치됩니다.LVDS 신호는 고속 신호이므로 인접 계층은 방해를 방지하기 위해 LVDS 신호를 차단하기 위해 접지 계층이어야합니다.밀도가 낮은 보드의 경우 물리적 공간 조건이 허용될 때 LVDS 신호를 다른 신호와 분리하여 배치하는 것이 좋습니다.예를 들어, 레이어는 일반적으로 LVDS 신호 레이어, 접지 레이어, 전원 레이어 및 기타 신호 레이어인 4 레이어에 배치될 수 있습니다.

2. LVDS 신호 임피던스의 계산과 제어.LVDS 신호의 전압 진동은 350mV에 불과하며 전류 구동의 차분 신호 조작에 적합하다.LVDS 신호는 일반적으로 100 + / -10 ° 의 차등 임피던스를 가진 전송선에서 신호가 전파될 때 반사 신호의 영향을 받지 않도록 제어해야 합니다.임피던스 제어의 품질은 신호의 무결성과 지연에 직접적인 영향을 미칩니다.

직렬 LVDS 신호의 시뮬레이션 분석

이상은 LVDS 신호 설계 시 반드시 주의해야 할 사항을 분석하였다.PCB 설계 과정에서 일반적으로 위의 규칙을 따르지만 설계의 정확성과 정확성을 높이기 위해서는 PCB에 대한 완전한 신호 시뮬레이션이 필요하며 시뮬레이션을 통해 신호를 얻을 수 있습니다.시스템의 간섭, 지연, 반사 및 아이맵 파형은 정확한 설계 목적을 달성할 수 있습니다.신호 무결성 문제의 시뮬레이션 프로세스는 먼저 어셈블리의 시뮬레이션 모델을 구축한 다음 사전 시뮬레이션을 수행하여 경로설정 프로세스의 매개변수와 제약조건을 결정하고 물리적 구현 단계에서 제약조건에 따라 설계한 다음 설계가 설계 요구 사항에 부합하는지 검증하는 것입니다.전체 과정에서 모델의 정확성은 시뮬레이션 결과에 직접적인 영향을 미치므로 시뮬레이션 전과 후 단계에서 사용하는 시뮬레이션 분석 방법은 시뮬레이션 결과에도 매우 중요합니다. 이 설계에서는 고정밀 spice 모델을 사용했습니다.다음은 실제 프로젝트와 결합하여 본 설계에서 시뮬레이션된 구현 과정을 설명하는 것입니다.

1. PCB 스태킹 설정

위의 분석을 통해 PCB 보드의 스태킹 설정은 신호의 결합 및 임피던스 컴퓨팅과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있습니다.따라서 PCB 설계 전에 스태킹 설계를 한 다음 신호에 대한 임피던스 계산을 수행해야 합니다.이 설계의 압축 설계는 다음 그림과 같습니다.

PCB 밀도가 높기 때문에 이 설계는 10층 층압 구조를 사용했다.층압판 두께를 합리적으로 배치한 뒤 알레그로 계산을 통해 표면 마이크로밴드선과 내부 밴드선의 차이점 선폭은 6ã선 간격이다. 6ã일 때 이론적 계산 임피던스는 각각 100.1과 98.8이다.

2. 직류 전압 값 설정

이 단계는 주로 특정 네트워크 (일반적으로 전원 접지 등) 의 DC 전압 값을 지정하고, 네트워크에 적용할 DC 전압을 결정하며, EMI 시뮬레이션을 수행하며, 하나 이상의 전압 소스 핀을 결정해야 합니다.이러한 전압 값에는 모델이 시뮬레이션하는 동안 사용하는 참조 전압 정보가 포함됩니다.

3. 장치 설정

allegro 시뮬레이션 프로세스에서 allegro는 IC, 커넥터 및 분리 장치 (저항 콘덴서 등) 의 세 가지 범주로 구성됩니다. allegro는 장치 유형, 분리 장치 및 커넥터 핀을 부품으로 하는 핀에 따라 시뮬레이션 속성을 할당합니다. 속성은 UPSPEC이며 IC의 핀 속성은 IN, OUT, BI 등으로 간주할 수 있습니다.

4. 모델 할당

보드 레벨 고속 PCB 시뮬레이션에 사용되는 주요 모델은 부품 모델과 전송선 모델입니다.장치 모델은 일반적으로 장치 제조업체에서 제공합니다.고속 직렬 신호에서는 보다 정밀한 SPICE 모델을 사용하여 시뮬레이션 분석을 수행합니다.송전선로 모형은 모방 소프트웨어를 통해 모델링하여 형성된 것이다.신호를 전송할 때 전송선은 신호의 완전성 문제를 두드러지게 하기 때문에 모의 소프트웨어가 전송선을 정확하게 모델링하는 능력은 모의 결과에 직접적인 영향을 미친다.

차등선 모형 b: 밴드선 c: 마이크로밴드선과 신호경로와 반환경로가 있는 전송선은 이상적인 도체일 수 없기 때문에 모두 유한한 저항을 가지고 있으며 저항의 크기는 전송선의 길이와 단면적에 의해 결정된다.

5.SI 검사

SI 감사 기능을 사용하여 분석을 위해 특정 네트워크 또는 네트워크 그룹을 추출할 수 있는지 확인합니다.일반적으로 고속 네트워크를 설정하는 것이 중요합니다. 이 설계는 주로 LVDS 직렬 신호를 대상으로 합니다.

6. 네트워크 토폴로지 추출

PCB에서 관심 신호를 추출하는 토폴로지 구조로, 일반적으로 구동단과 수신단, 전송선과 관련된 일치 저항과 용량을 포함한다.토폴로지 구조에서 볼 수 있듯이 네트워크는 이러한 경로를 통해 신호 전송에 영향을 줄 것이다.

7. 파형 보기

위에서 설명한 단계를 설정한 후 시뮬레이션할 수 있습니다.Allegro는 신호 반사 시뮬레이션 및 직렬 교란 시뮬레이션을 수행 할 수 있으며 차등선은 아이맵 분석을 수행해야합니다.물론 시뮬레이션도 사전 시뮬레이션과 사후 시뮬레이션으로 나뉜다.allegro를 사용하여 PCB 설계를 수행할 때는 시뮬레이션 결과에 따라 실시간으로 설계를 수정하여 요구 사항을 충족할 필요가 있습니다.

차점쌍의 접선 중 두 가지를 주의해야 한다.하나는 두 선의 길이가 가능한 한 길어야 합니다.동일한 길이는 두 차동 신호가 항상 반대 극성을 유지하고 동일 모드 컴포넌트를 줄이기 위한 것입니다.다른 하나는 두 컨덕터 사이의 거리 (이 거리는 차동 임피던스에 의해 결정됨) 가 일정해야 한다는 것입니다. 즉, 평행을 유지해야 합니다.같은 레이어에서 두 컨덕터가 나란히 실행되는 두 가지 평행 방식과 두 컨덕터가 위 아래 (위 아래) 의 두 인접 레이어에서 실행되는 두 가지 방법이 있습니다.일반적으로 전자는 더 많은 병행 실현이 있다.등거리는 주로 둘 사이의 차분 임피던스를 동일하게 확보하고 반사를 줄이기 위한 것이다.

본고의 분석을 통해 알 수 있듯이 고속 직렬 신호의 설계에서 회로 설계를 고려해야 할 뿐만 아니라 회로 판도 설계와 모의 분석도 마찬가지로 중요하다. 또한 신호의 주파수가 점점 커짐에 따라 신호의 지연과 직렬 교란도 영향을 받을 수 있다.신호 무결성 및 신호 무결성과 같은 요소는 점점 더 복잡해지고 있습니다.이와 동시에 이런 요소들의 영향을 통제하는것은 갈수록 어려워지고있다.엔지니어는 정확한 모델, 효과적인 시뮬레이션 및 과학적인 분석 방법에 의존하여 복잡한 고속 설계에 대한 올바른 지침을 제공하고 보정 주기를 줄이며 PCB 보드의 설계 성공을 보장하기 위해 배선 설계를 깊이 분석해야합니다.