Rancangan Elektronik - Arahan desain papan sirkuit isyarat-campuran PCB

Untuk rancangan papan modern, konsep PCB isyarat-campuran relatif tidak jelas, kerana walaupun dalam peranti "digital", masih ada sirkuit analog dan kesan analog. Oleh itu, dalam tahap awal desain, untuk mencapai persediaan masa yang ketat, kesan simulasi mesti disimulasi.

Kesukaran lain dalam rancangan PCB isyarat-campuran modern adalah bahawa terdapat lebih dan lebih peranti logik digital berbeza, seperti GTL, LVTTL, LVCMOS dan LVDS logik. Batas logik dan variasi tegangan setiap sirkuit logik berbeza, tetapi batas logik berbeza ini Sirkuit dengan variasi tegangan mesti dirancang bersama-sama pada PCB. Di sini, melalui analisis teliti bentangan dan desain kabel densiti tinggi, prestasi tinggi, PCB isyarat-campuran, strategi dan teknologi yang berjaya boleh dikendalikan.

Asas kabel sirkuit isyarat-campuran

Apabila sirkuit digital dan analog berkongsi komponen yang sama di papan yang sama, bentangan dan kabel sirkuit mesti metodik. Matriks yang dipaparkan dalam Gambar 1 membantu untuk merancang dan merancang PCB isyarat-campuran. Hanya dengan mengungkapkan ciri-ciri sirkuit digital dan analog boleh tujuan reka PCB yang diperlukan dicapai dalam bentangan dan kabel sebenar.

Dalam rancangan PCB isyarat-campuran, terdapat keperluan khas untuk kawat bekalan kuasa, dan bunyi analog dan bunyi sirkuit digital diperlukan untuk diasingkan satu sama lain untuk menghindari sambungan bunyi. Sebagai hasilnya, kompleksiti bentangan dan kabel meningkat. Keperlukan khas untuk garis penghantaran kuasa dan keperluan untuk mengisolasi sambungan bunyi antara sirkuit analog dan digital telah meningkatkan kompleksiti bentangan dan kabel PCB isyarat-campuran.

Bentangan dan penghalaan PCB isyarat-campuran modern

Berikut akan memperlihatkan teknologi bentangan PCB isyarat-campuran dan laluan melalui desain kad antaramuka OC48. OC48 berdiri untuk Piawai Pembawa Optik 48, yang pada dasarnya ditujukan kepada komunikasi optik siri 2.5Gb. Ia adalah salah satu standar komunikasi optik kapasitas tinggi dalam peralatan komunikasi modern. Kad antaramuka OC48 mengandungi beberapa masalah PCB bentangan isyarat-campuran biasa dan kabel. Proses bentangan dan kabel akan nyatakan urutan dan langkah untuk menyelesaikan skema bentangan PCB isyarat-campuran.

Kad OC48 mengandungi penerima optik yang menyadari pertukaran bidireksi isyarat optik dan isyarat elektrik analog. Pemproses isyarat analog input atau output isyarat digital, DSP tukar isyarat analog ini ke aras logik digital, yang boleh disambung dengan mikroproses, tata pintu boleh diprogramkan, sirkuit antaramuka sistem DSP dan mikroproses pada kad OC48. Gelung fasa-kunci bebas, penapis kuasa dan sumber voltaj rujukan setempat juga disertai.

Di antara mereka, mikroprosesor adalah peranti berkuasa berbilang, kuasa utama ialah 2V, dan kuasa isyarat 3.3V I/O dikongsi oleh peranti digital lain di papan. Sumber jam digital independen menyediakan jam untuk OC48 I/O, mikroprosesor dan sistem I/O.

Bentangan kad OC48

Isyarat analog kelajuan tinggi antara penerima optik dan DSP sangat sensitif kepada bunyi luaran. Sama seperti, semua bekalan kuasa khusus dan sirkuit tenaga rujukan juga menyebabkan banyak sambungan antara sirkuit transmisi kuasa analog dan digital kad. Kadang-kadang, terbatas oleh bentuk chassis, papan densiti tinggi perlu dirancang. Kerana kedudukan tinggi kad akses kabel optik luaran dan saiz komponen relatif tinggi penerima optik, kedudukan penerima dalam kad kebanyakan ditetapkan. Kedudukan konektor I/O sistem dan distribusi isyarat juga tetap. Ini adalah kerja asas yang mesti selesai sebelum bentangan.

Seperti rancangan analog densiti tinggi yang paling berjaya dan skema penghalaan, bentangan mesti memenuhi keperluan penghalaan, dan keperluan bentangan dan penghalaan mesti seimbang. Untuk bahagian analog PCB isyarat-campuran dan inti CPU setempat dengan tenaga operasi 2V, tidak disarankan untuk menggunakan kaedah "layout sebelum wayar". Untuk kad OC48, bahagian litar analog DSP termasuk voltaj rujukan analog dan kondensator bypass bekalan kuasa analog sepatutnya dihantar secara interaktif terlebih dahulu. Selepas selesai wayar, seluruh DSP dengan komponen analog dan wayar patut ditempatkan cukup dekat dengan penerima optik untuk memastikan panjang wayar yang paling pendek, bengkok dan vias dari isyarat perbezaan analog kelajuan tinggi ke DSP. Simmetri bentangan dan laluan perbezaan akan mengurangkan kesan bunyi mod biasa. Namun, sukar untuk meramalkan rancangan terbaik untuk bentangan sebelum penghalaan.

Konsultasi pengedar cip untuk panduan desain untuk bentangan PCB. Sebelum merancang sesuai dengan panduan, perlu berkomunikasi sepenuhnya dengan jurutera aplikasi pengedar. Banyak penyebar cip mempunyai keterangan masa yang ketat untuk menyediakan cadangan bentangan kualiti tinggi. Kadang-kadang, penyelesaian yang mereka sediakan boleh dilakukan untuk "pelanggan tahap pertama" yang menggunakan peranti. Dalam medan rancangan integriti isyarat (SI), rancangan integriti isyarat peranti baru sangat penting. Menurut panduan asas distributor dan bergabung dengan keperluan khusus setiap pin kuasa dan tanah dalam pakej, anda boleh mula meletakkan dan lalui kad OC48 dengan DSP dan mikroprosesor terintegrasi.

Selepas lokasi dan kabel bahagian analog frekuensi tinggi ditentukan, litar digital yang tersisa boleh ditempatkan sesuai dengan kaedah pengkumpulan yang dipaparkan dalam diagram blok. Perhatikan untuk merancang dengan hati-hati sirkuit berikut: lokasi sirkuit penapis kuasa PLL dalam CPU dengan sensitiviti tinggi kepada isyarat analog; peraturan tenaga inti CPU setempat; litar tenaga rujukan untuk mikroprosesor "digital".

Arahan elektrik dan penghasilan untuk wayar digital boleh dilaksanakan dengan betul pada rancangan pada masa ini. Design sebelumnya integriti isyarat bas digital kelajuan tinggi dan isyarat jam mengungkapkan beberapa keperluan topologi kawat istimewa untuk bas prosesor, Ts seimbang, dan lambat masa sepadan kawat isyarat jam tertentu. Tetapi anda mungkin tidak tahu, beberapa orang juga telah mengajukan cadangan terbaru, iaitu, untuk meningkatkan sejumlah pemberontak penghentian.

Dalam proses penyelesaian masalah, ia adalah semulajadi untuk membuat beberapa penyesuaian dalam tahap bentangan. Bagaimanapun, sebelum memulakan kabel, langkah yang sangat penting adalah untuk mengesahkan masa bahagian digital sesuai dengan rancangan bentangan. Pada saat ini, ulasan layout DFM/DFT lengkap papan akan membantu memastikan kad itu memenuhi keperluan pelanggan.

Kawalan digital kad OC48

Untuk garis kuasa peranti digital dan bahagian digital DSP isyarat-campuran, wayar digital patut bermula dengan corak pelarian SMD. Guna baris cetak paling pendek dan terbesar yang dibenarkan oleh proses pemasangan. Untuk peranti frekuensi tinggi, garis cetak bekalan kuasa sama dengan induksi kecil, yang akan memperburuk bunyi bekalan kuasa dan menyebabkan sambungan tidak diinginkan antara sirkuit analog dan digital. Semakin lama jejak kuasa, semakin besar induktan.

Penggunaan kondensator bypass digital boleh mendapatkan skema bentangan dan laluan terbaik. Secara singkat, tetapkan kedudukan kondensator bypass sesuai dengan yang diperlukan untuk memudahkan pemasangan dan mengedarkannya di sekitar komponen digital dan komponen isyarat-campuran. Guna kaedah "jejak pendek dan terbesar" yang sama untuk lalui kondensator bypass.

Ringkasan

Selepas selesai papan bentangan kad OC48, pemeriksaan integriti isyarat dan simulasi masa diperlukan. Simulasi membuktikan bahawa petunjuk kawat memenuhi keperluan yang dijangka dan memperbaiki indikator masa bas lapisan kedua. Akhirnya, pemeriksaan peraturan desain, pemeriksaan pembuatan akhir, fotomask dan pemeriksaan dilakukan dan dikeluarkan kepada pembuat papan litar PCB, kemudian tugas bentangan papan secara rasmi berakhir.