Berita PCB - Jaga-jaga untuk merancang papan sirkuit kelajuan tinggi untuk pengujian PCB

PCB Proofing Saya baru-baru ini menulis surat mengenai artikel mengenai PCB karakteristik impedance. Artikel ini menjelaskan bagaimana perubahan dalam proses menyebabkan impedance sebenar berubah, dan bagaimana menggunakan penyelesair medan yang tepat untuk meramalkan fenomena ini. Saya menunjukkan dalam huruf bahawa walaupun tidak ada perubahan proses, faktor lain akan menyebabkan impedance sebenar menjadi sangat berbeza. Apabila merancang papan sirkuit kelajuan tinggi, alat desain automatik kadang-kadang gagal mencari masalah ini yang tidak jelas tetapi sangat penting. Namun, selama beberapa tindakan diambil dalam langkah awal desain, masalah ini boleh dihindari. Saya panggil teknik ini "rancangan pertahanan".

A good laminated structure is the best preventive measure for most signal integrity problems and EMC problems, and it is also the most misunderstood by people. Ada beberapa faktor di sini, dan cara yang baik untuk menyelesaikan satu masalah mungkin memperburuk masalah lain. Banyak penyedia rancangan sistem akan menyarankan bahawa sepatutnya ada sekurang-kurangnya satu pesawat terus menerus di papan sirkuit untuk mengawal keterangan dan kualiti isyarat. Selama biaya boleh diterima, ini adalah cadangan yang baik. Para konsultan EMC sering menyarankan meletakkan penuh tanah atau lapisan tanah pada lapisan luar untuk mengawal radiasi elektromagnetik dan sensitiviti kepada gangguan elektromagnetik. Ini juga cadangan yang baik dalam keadaan tertentu. Namun, disebabkan arus sementara, kaedah ini mungkin mengganggu dalam beberapa rancangan umum. Pertama, mari kita lihat kes sederhana pasangan pesawat kuasa/pesawat tanah: ia boleh dilihat sebagai kondensator. Ia boleh dianggap bahawa lapisan kuasa dan lapisan tanah adalah dua plat kondensator. Untuk mendapatkan nilai kapasitasi yang lebih besar, perlu memindahkan dua plat lebih dekat (jarak D) dan meningkatkan konstan dielektrik (εr). Semakin besar kapasitasi, semakin rendah impedance, yang mana yang kita mahu kerana ia boleh menekan bunyi. Tidak peduli bagaimana lapisan lain diatur, lapisan kuasa utama dan lapisan tanah seharusnya disebelah dan di tengah tumpukan. Jika jarak antara lapisan kuasa dan lapisan tanah adalah besar, ia akan menyebabkan gelung semasa besar dan membawa banyak bunyi. Untuk papan 8 lapisan, meletakkan lapisan kuasa di satu sisi dan lapisan tanah di sisi lain akan menyebabkan masalah berikut:1. Percakapan salib terbesar. Sebab peningkatan kapasitas bersama, perbualan salib antara lapisan isyarat lebih besar daripada perbualan salib lapisan mereka sendiri.2. Sirkulasi terbesar. Semasa mengalir mengelilingi pesawat kuasa dan selari dengan isyarat, jumlah besar semasa memasuki pesawat kuasa utama dan kembali melalui pesawat tanah. Karakteristik EMC akan berkurang kerana peningkatan semasa berkeliaran.3. Kehilangan kawalan atas impedance. Semakin jauh isyarat dari lapisan kawalan, semakin rendah akurat kawalan impedance disebabkan konduktor lain di sekelilingnya.4. Kerana ia mudah menyebabkan sirkuit pendek askar, ia mungkin meningkatkan biaya produk. Kita harus membuat pilihan kompromi antara prestasi dan biaya. Untuk sebab ini, saya di sini untuk bercakap tentang bagaimana untuk mengatur papan sirkuit digital untuk mendapatkan ciri-ciri SI dan EMC terbaik. Pendarahan setiap lapisan PCB secara umum simetrik. Menurut pendapat rendah hati saya, lebih dari dua lapisan isyarat tidak perlu ditempatkan di sebelah satu sama lain; Jika tidak, kawalan atas SI akan hilang. Lebih baik meletakkan lapisan isyarat dalaman secara simetrik dalam pasangan. Kecuali beberapa isyarat perlu dihantar ke peranti SMT, kita perlu minimumkan kawat isyarat pada lapisan luar. Untuk papan sirkuit dengan lebih lapisan, kita boleh ulangi kaedah tempatan ini banyak kali. Ia juga boleh menambah lapisan kuasa tambahan dan lapisan tanah; selagi ia dijamin bahawa tiada pasangan lapisan isyarat antara dua lapisan kuasa. Kawalan isyarat kelajuan tinggi patut diatur dalam pasangan lapisan isyarat yang sama; kecuali prinsip ini perlu dilanggar kerana sambungan peranti SMT. Semua jejak isyarat sepatutnya mempunyai laluan kembalian umum (iaitu, pesawat tanah). Ada dua idea dan kaedah untuk menilai apa dua lapisan boleh dianggap sebagai pasangan:1. Pastikan isyarat kembali pada jarak yang sama sama. Ini bermakna isyarat perlu dijalankan secara simetrik pada kedua-dua sisi pesawat tanah dalaman. Keuntungannya ialah ia mudah untuk mengawal kekuatan dan arus yang berkeliaran; kelemahan adalah bahawa terdapat banyak botol di lapisan tanah, dan terdapat beberapa lapisan yang tidak berguna.2. Dua lapisan isyarat kabel sebelah. Keuntungan adalah bahawa kunci dalam lapisan tanah boleh dikawal ke minimum (menggunakan kunci terkubur); kelemahan ialah keefektivitas kaedah ini dikurangkan untuk beberapa isyarat kunci. Saya suka menggunakan kaedah kedua. Lebih baik sambungan tanah untuk pemandu unsur dan menerima isyarat boleh disambung secara langsung ke lapisan disebelah lapisan kawat isyarat. Sebagai prinsip wayar sederhana, lebar wayar permukaan dalam inci sepatutnya kurang dari satu pertiga masa naik pemacu dalam nanosekund (contohnya, lebar wayar TTL kelajuan tinggi ialah 1 inci). Jika ia diaktifkan oleh bekalan kuasa berbilang, lapisan tanah mesti diletakkan antara wayar bekalan kuasa untuk memisahkan mereka. Jangan bentuk kondensator, supaya tidak menyebabkan sambungan AC antara bekalan kuasa. Langkah-langkah yang disebut di atas adalah semua untuk mengurangi sirkulasi dan cross talk, dan menguatkan kemampuan kawalan impedance. Pesawat tanah juga akan membentuk "kotak perisai" EMC yang berkesan. Di bawah premis untuk mempertimbangkan pengaruh pada impedance karakteristik, kawasan permukaan yang tidak digunakan boleh dibuat menjadi lapisan tanah.