Rancangan Elektronik - Rancangan PCB kelajuan tinggi berdasarkan Cadence

1 Perkenalan

Nisbah rancangan PCB kelajuan tinggi dalam rancangan PCB modern meningkat, dan kesulitan rancangan semakin meningkat. Solusi tidak hanya memerlukan komponen kelajuan tinggi, tetapi juga memerlukan kebijaksanaan dan kerja berhati-hati desainer. Ia mesti dipelajari dan dianalisis dengan teliti. Selesaikan masalah sirkuit kelajuan tinggi yang ada.

2 Kandungan asas desain PCB kelajuan tinggi

Rangkaian rancangan sirkuit kelajuan tinggi untuk berkembang nisbah rancangan sirkuit modern, dan kesulitan rancangan semakin tinggi. Solusi tidak hanya memerlukan peranti kelajuan tinggi, tetapi juga kebijaksanaan dan kerja berhati-hati desainer. Situasi khusus mesti dipelajari dengan hati-hati dan dianalisis. Selesaikan masalah sirkuit kelajuan tinggi yang ada. Secara umum, ia mengandungi tiga aspek desain: desain integriti isyarat, desain kompatibilitas elektromagnetik, dan desain integriti kuasa.

2.1 Ralat integriti isyarat

Integriti isyarat merujuk kepada kualiti isyarat pada garis isyarat. Sinyal dengan integriti isyarat yang baik bermakna ia mempunyai nilai aras tegangan yang mesti dicapai bila diperlukan. Integriti isyarat yang teruk tidak disebabkan oleh faktor tertentu, tetapi oleh kombinasi faktor dalam rekaan aras papan. Terutama dalam sirkuit kelajuan tinggi, kelajuan menukar terlalu cepat cip yang digunakan, bentangan tidak masuk akal komponen penghentian, sambungan sirkuit tidak masuk akal, dll. akan menyebabkan masalah integriti isyarat. Secara khusus, ia melibatkan percakapan salib, refleksi, overshoot dan undershoot, oscilasi, lambat isyarat, dll.

2.2 Ralat Kompatibiliti Elektromagnetik (Kompatibiliti Elektromagnetik)

Kompatibiliti elektromagnetik termasuk gangguan elektromagnetik dan toleransi elektromagnetik, iaitu, radiasi elektromagnetik berlebihan dan sensitiviti kepada radiasi elektromagnetik. Ada dua jenis gangguan elektromagnetik: gangguan dilakukan dan gangguan radiasi. Pergangguan dilakukan merujuk kepada kondukti isyarat pada satu rangkaian elektrik ke rangkaian elektrik lain melalui medium konduktif dalam bentuk arus elektrik. PCB terutama menunjukkan bunyi tanah dan bunyi kuasa. Pergangguan radiasi bermakna isyarat radiasi keluar dalam bentuk gelombang elektromagnetik, dengan itu mempengaruhi rangkaian elektrik lain. Dalam PCB kelajuan tinggi dan rancangan sistem, garis isyarat frekuensi tinggi, pin cip, konektor, dll. semua mungkin menjadi sumber gangguan radiasi dengan ciri-ciri antena. Rancangan EMC boleh dibahagi ke empat tahap mengikut kepentingan rancangan: rancangan peranti dan aras PCB, rancangan sistem mendarat, rancangan sistem melindungi, dan rancangan penapis. Di antara mereka, dua yang pertama adalah yang paling penting. Rancangan peranti dan aras-PCB terutamanya mengandungi pemilihan peranti aktif, tumpukan papan sirkuit, dan bentangan dan laluan. Rancangan sistem pendaratan terutamanya mengandungi kaedah pendaratan, kawalan kemudahan tanah, gelung tanah dan pendaratan lapisan perisai, dll. Dalam alat simulasi Cadence, parameter simulasi gangguan elektromagnetik boleh ditetapkan dalam tiga arah jarak X, Y, Z, julat frekuensi, margin rancangan, persyaratan dengan piawai, dll. Simulasi ini adalah post-simulasi dan terutamanya memeriksa sama ada ia memenuhi keperluan desain. Oleh itu, apabila melakukan kerja awal, kita juga perlu merancang menurut teori gangguan elektromagnetik. Praktik biasa adalah untuk melaksanakan peraturan desain untuk mengawal gangguan elektromagnetik kepada setiap desain. Setiap pautan menyadari peraturan-dipandu dan kawalan dalam setiap pautan.

2.3 Design integriti kuasa

Dalam sirkuit kelajuan tinggi, integriti kuasa dan tanah juga adalah faktor yang sangat penting, kerana integriti kuasa dan integriti isyarat terkait rapat. Dalam kebanyakan kes, penyebab utama gangguan isyarat adalah sistem bekalan kuasa. Contohnya, terlalu banyak bunyi melompat tanah, rancangan kondensator penyahpautan tidak sesuai, bekalan kuasa berbilang atau pesawat tanah yang tidak terbahagi, rancangan lapisan tanah yang tidak masuk akal, distribusi semasa yang tidak sesuai, dll. akan menyebabkan masalah integriti kuasa dan menyebabkan gangguan isyarat. Ke integriti isyarat. Idea utama untuk menyelesaikan masalah ialah menentukan sistem distribusi kuasa, membahagi papan sirkuit saiz besar ke beberapa papan saiz kecil, menentukan kondensator penyahpautan mengikut lompatan tanah (lompatan tanah), dan fokus pada pertimbangan seluruh papan PCB. Aspekt.

Kaedah reka PCB kelajuan tinggi 3

3.1 Kaedah desain tradisional

Kaedah desain tradisional, sebelum ujian akhir, tidak melakukan apa-apa proses, pada dasarnya bergantung pada pengalaman desainer untuk selesai. Masalahnya hanya boleh ditemui bila prototip diuji dan diperiksa, dan penyebab masalah boleh ditentukan. Untuk menyelesaikan masalah ini, mungkin untuk merancangnya dari awal lagi. Walaupun siklus pembangunan atau kos pembangunan, kaedah ini yang bergantung pada pengalaman desainer tidak boleh memenuhi keperluan pembangunan produk modern, walaupun rancangan kompleksiti tinggi sirkuit kelajuan tinggi modern. Oleh itu, perlu menggunakan alat desain maju untuk menganalisis kualitatif dan kuantitatif dan mengawal proses desain.

3.2 Kaedah desain cadence

Semakin banyak rancangan kelajuan tinggi kini mengadopsi kaedah yang lebih efektif yang menyebabkan mempercepat siklus pembangunan. Pertama, tetapkan satu set peraturan desain fizik yang memenuhi indikator prestasi desain, dan gunakan peraturan ini untuk hadapi bentangan dan laluan PCB. Sebelum peranti dipasang, desain simulasi dilakukan. Dalam ujian maya semacam ini, desainer boleh membandingkan indikator desain untuk menilai prestasi. Faktor prasyarat kunci ini adalah untuk menetapkan set peraturan desain fizik untuk indikator prestasi, dan asas peraturan berdasarkan analisis simulasi berdasarkan model dan ramalan tepat ciri-ciri elektrik. Oleh itu, analisis simulasi di tahap yang berbeza sangat penting. Perisian cadence telah mengembangkan proses desain sendiri untuk desain PCB kelajuan tinggi. Idea utamanya ialah menggunakan analisis simulasi dan desain yang baik untuk mencegah masalah, dan cuba untuk menyelesaikan semua masalah yang mungkin sebelum produksi PCB. Berbanding dengan proses reka tradisional di sebelah kiri, perbezaan utama ialah tambah nod kawalan dalam proses, yang boleh mengawal proses reka secara efektif. Ia mengintegrasikan rancangan skematik, bentangan PCB dan analisis simulasi kelajuan tinggi, dan boleh menyelesaikan masalah berkaitan dengan prestasi elektrik dalam semua aspek rancangan. Dengan menganalisis banyak faktor seperti masa, bunyi isyarat, percakapan salib, struktur bekalan kuasa, dan kompatibilitas elektromagnetik, ia mungkin untuk merancang dengan optimal integriti isyarat, integriti kuasa, gangguan elektromagnetik dan isu-isu lain sistem sebelum meletakkan dan menjalankan rute.

4 Kesimpulan

Dalam proses reka khusus, raksasa semua bahagian diperlukan untuk bekerja sama secara mengufuk, dan semua tahap reka diperlukan untuk dianggap secara keseluruhan dalam arah menegak. Rancangan dan simulasi dijalankan melalui seluruh proses rancangan untuk mencapai kawalan proses dan kuantifikasi indikator khusus. . Hanya dengan cara ini boleh direka yang efisien dicapai. Rancangan PCB kelajuan tinggi adalah rangkaian sistem yang sangat kompleks. Hanya dengan bantuan orang yang tidak hanya boleh menghitung ciri-ciri fizik dan elektrik setiap komponen yang digunakan dalam desain, pengaruh dan interaksi, tetapi juga mesti secara automatik diekstrak dari PCB yang direka. Alat perisian EDA dengan fungsi yang berkuasa, seperti pembangunan model, dan simulator yang menyediakan karakterisasi dinamik operasi reka sebenar, boleh menyelesaikan secara meliputi masalah atas integriti isyarat, gangguan elektromagnetik, dan integriti kuasa.