Data PCB - Rancangan anti-jamming papan PCB kelajuan tinggi untuk DSP

With the wide application of DSP (Digital Signal Processor), desain proses isyarat kelajuan tinggi Papan PCB berdasarkan DSP sangat penting. Dalam sistem DSP, frekuensi operasi mikroprosesor DSP boleh menjadi setinggi ratusan MHz, dan garis reset, interrupt line and control line, tukar sirkuit terpasang, precision-A/Sirkuit konversi D, and circuits containing weak analog signals are all It is very easy to interfere; untuk merancang dan mengembangkan sistem DSP yang stabil dan boleh diandalkan, rancangan anti-gangguan sangat penting. Interferensi, atau mengganggu tenaga, meletakkan penerima dalam keadaan tidak diinginkan. There are two types of gangguan: direct (coupling via conductors, impedance umum, dll.) and indirect (coupling via crosstalk or radiation). Banyak sumber emisi elektrik, seperti cahaya, motor, dan lampu fluorescens, boleh menyebabkan gangguan, and there are three necessary ways for electromagnetic interference (EMI) to have an impact, iaitu, sumber gangguan, laluan penyebaran, dan penerima gangguan. Ia hanya perlu memotong salah satu daripada mereka. Masalah gangguan elektromagnetik.

1. Analisis generasi gangguan dalam sistem DSP

Untuk membuat sistem DSP yang stabil dan boleh dipercayai, gangguan mesti dibuang dari semua aspek, walaupun ia tidak boleh dibuang sepenuhnya, ia mesti dikurangkan sebanyak mungkin. Untuk sistem DSP, gangguan utama datang dari aspek berikut:

1) gangguan saluran input dan output. Ia bermakna bahawa gangguan memasuki sistem melalui saluran depan dan saluran belakang, seperti pautan pemilihan data sistem DSP, dan gangguan ditolak pada isyarat melalui sensor, yang meningkatkan ralat pemilihan data. Dalam pautan output, gangguan boleh meningkatkan ralat data output, atau bahkan benar-benar salah, menyebabkan sistem rosak. Peranti optokoupler boleh digunakan secara rasional untuk mengurangi gangguan saluran input dan output. Untuk gangguan sensor dan sistem utama DSP, izolasi elektrik boleh digunakan untuk memperkenalkan gangguan positif.

2) Pergangguan sistem kuasa. Sumber utama gangguan untuk seluruh sistem DSP. When the power supply provides power to the system, it also adds noise to the power supply, so the power line must be decoupled when the power chip circuit is designed.

3) gangguan sambungan radiasi angkasa. Berpasang melalui radiasi sering disebut sebagai percakapan salib. Crosstalk berlaku apabila arus elektrik mengalir melalui wayar, yang mengakibatkan medan elektromagnetik yang mengakibatkan arus sementara dalam wayar bersebelahan, menyebabkan isyarat bersebelahan mengganggu atau bahkan salah. Kekuatan percakapan salib bergantung pada peranti, geometri wayar, dan jarak pemisahan. Dalam kawat DSP, semakin besar jarak antara garis isyarat dan semakin dekat dengan garis tanah, semakin efektif perbualan salib boleh dikurangi.

2. Raka Papan PCB for the cause of the interference

Berikut memberikan kaedah bagaimana untuk mengurangi pelbagai gangguan dalam proses penghasilan papan PCB sistem DSP.

2.1 Design lambat papan berbilang lapisan

Dalam sirkuit digital kelajuan tinggi DSP, untuk meningkatkan kualiti isyarat, mengurangkan kesulitan kabel, dan meningkatkan EMC sistem, reka tumpukan papan berbilang lapisan biasanya digunakan. Rancangan tumpukan boleh menyediakan laluan kembalian pendek, mengurangkan kawasan sambungan, dan menekan gangguan mod perbezaan. Dalam rancangan tumpukan, pesawat kuasa dan tanah ditugaskan, dan pesawat tanah dan kuasa dipasang dengan ketat untuk menekan gangguan mod-umum (guna pesawat bersebelahan untuk mengurangi gangguan AC pesawat kuasa). Terdapat lapisan kuasa di bawah lapisan atas, dan pins kuasa komponen boleh disambung secara langsung ke bekalan kuasa tanpa melewati pesawat tanah. Isyarat kunci dipilih pada lapisan bawah (lapisan bawah) supaya ruang laluan isyarat penting lebih besar, dan peranti ditempatkan pada lapisan yang sama sebanyak yang mungkin. If not necessary, do not make a board with 2-layer parts, which will increase assembly time and assembly complexity. Seperti lapisan atas, hanya apabila komponen lapisan atas terlalu padat, peranti dengan tinggi terbatas dan generasi panas rendah, seperti kapasitor penyahpautan (patches), ditempatkan pada lapisan bawah. Untuk sistem DSP, mungkin terdapat sejumlah besar wayar yang perlu ditetapkan, dan desain tumpukan boleh digunakan untuk melacak wayar pada lapisan dalaman. Jika tradisional melalui lubang membuang banyak ruang penghalaan yang berharga, buta kunci yang terkubur boleh digunakan untuk meningkatkan kawasan penghalaan.

2.2 Design Bentangan

Untuk mendapatkan prestasi sistem DSP, bentangan komponen sangat penting. Tempat pertama peranti DSP, Flash, SRAM, dan CPLD, yang seharusnya mempertimbangkan ruang laluan dengan hati-hati, dan kemudian meletakkan ICs lain mengikut prinsip kemerdekaan berfungsi, dan mempertimbangkan kedudukan port I/O. Pertimbangkan saiz papan PCB dalam kombinasi dengan bentangan di atas: jika saiz terlalu besar, garis cetak akan terlalu panjang, impedance akan meningkat, kemampuan anti-bunyi akan menurun, dan biaya untuk membuat papan juga akan meningkat; Jika papan PCB terlalu kecil, penyebaran panas akan lemah, dan Ruang terbatas dan garis bersebelahan mudah diganggu. Oleh itu, peranti patut dipilih mengikut keperluan sebenar, dan saiz PCB patut dikira secara kira-kira berdasarkan ruang kawat. Apabila meletakkan sistem DSP, perhatian istimewa patut diberikan kepada penempatan komponen berikut.

1) High-speed signal layout: In the entire DSP system, the main high-speed digital signal lines are between DSP, Flash, and SRAM, so the distance between the devices should be as close as possible, and the connections should be as short as possible and directly connected. Oleh itu, untuk mengurangi kesan garis penghantaran pada kualiti isyarat, jejak isyarat kelajuan tinggi sepatutnya yang pendek yang mungkin. Ia juga perlu untuk mempertimbangkan bahawa banyak cip DSP dengan kelajuan beberapa ratusan MHz memerlukan angin seperti ular. Ini akan ditandai dalam kawat di bawah.

2) Bentangan peranti analog-digital: Kebanyakan sistem DSP bukan sirkuit fungsional tunggal, dan bilangan besar peranti digital dan peranti hibrid analog-digital CM0S digunakan, jadi peranti digital/analog patut ditetapkan secara terpisah. Peranti isyarat analog patut berkoncentrasi sebanyak mungkin sehingga tanah analog boleh melukis kawasan independen yang dimiliki isyarat analog di tengah seluruh tanah digital, untuk mengelakkan gangguan isyarat digital dengan isyarat analog. Beberapa peranti hibrid analog-digital, seperti penukar D/A, ia tradisional dianggap sebagai peranti analog, dan ia ditempatkan di tanah analog, dan gelung digital diberikan kepada mereka sehingga bunyi digital diberikan kembali kepada sumber isyarat untuk mengurangi bunyi digital. Kesan pada tanah analog.

3) Bentangan jam: Untuk jam, cip pilih, dan isyarat bas, ia patut disimpan jauh dari garis I/O dan konektor sebanyak mungkin. Masukan jam sistem DSP mudah diganggu, dan prosesnya sangat kritikal. Sentiasa simpan generator jam sebaik mungkin dekat dengan cip DSP dan simpan baris jam sebaik mungkin pendek. Kasus oscilator kristal jam telah ditetapkan.

4) Penyahputaran: Untuk mengurangkan ketinggalan seketika tegangan pada bekalan kuasa cip sirkuit terintegrasi, kondensator penyahputaran ditambah ke cip sirkuit terintegrasi, yang boleh menghapuskan pengaruh burr pada bekalan kuasa dan mengurangkan loop kuasa pada papan PCB. refleksi. Menambah kondensator penyahpautan boleh mengelak bunyi frekuensi tinggi peranti sirkuit terintegrasi, dan juga boleh digunakan sebagai kondensator penyimpanan untuk menyediakan dan menyerap tenaga muatan dan membuang pada saat menukar pintu sirkuit terintegrasi. Dalam sistem DSP, kapasitor penyahpautan ditempatkan pada setiap sirkuit terintegrasi, seperti DSP, SRAM, Flash, dll., dan ditambah diantara setiap bekalan kuasa dan tanah cip, dan perhatian istimewa patut diberikan kepada penyahpautan kapasitor sebanyak mungkin kepada akhir bekalan kuasa dan IC. separuh kaki. Pastikan kebersihan semasa dari hujung bekalan kuasa (hujung sumber) dan ke dalam IC, dan minimumkan laluan bunyi sebanyak mungkin. Apabila berurusan dengan kondensator, gunakan vias besar atau vias berbilang, dan sambungan antara vias dan kondensator sepatutnya pendek dan tebal yang mungkin. Apabila dua botol itu jauh terpisah, jalan itu terlalu besar, yang tidak baik; semakin dekat dua botol kondensator pemisah, semakin baik, sehingga bunyi boleh mencapai tanah dengan laluan pendek. Selain itu, ia sangat berguna untuk menambah kondensator frekuensi tinggi pada input kuasa atau di mana bateri diaktifkan. Dalam keadaan normal, nilai kondensator penyahpautan tidak terlalu ketat. Secara umum, ia dihitung mengikut C=l/, iaitu, apabila frekuensi adalah 10 MHz, kondensator 0.1 μF diambil.

5) Bentangan bekalan kuasa: Apabila mengembangkan sistem DSP, bekalan kuasa perlu dipertimbangkan dengan hati-hati. Kerana beberapa cip kuasa menghasilkan banyak panas, mereka sepatutnya diberi keutamaan dalam lokasi yang menyebabkan penyebaran panas dan sepatutnya dipisahkan dari komponen lain dengan jarak tertentu. Pencerahan panas boleh dilakukan dengan menambah sink panas atau meletakkan tembaga di bawah peranti. Hati-hati jangan letak komponen pemanasan di lapisan bawah papan pembangunan.

6) Pemberitahuan lain: Untuk bentangan komponen lain sistem DSP, keperluan untuk kemudahan penyelesaian, kemudahan penyahpepijatan, dan estetik patut dianggap sebanyak mungkin. Contohnya, peranti boleh disesuaikan seperti potensimeter, kola induksi boleh disesuaikan, kondensator pembolehubah, dan penyuntik DIP patut ditempatkan dalam kombinasi dengan struktur keseluruhan. Untuk peranti yang melebihi 15 g, kurungan tetap patut ditambah dan kemudian diseweldi, dan perhatian istimewa patut diberikan kepada lubang kedudukan papan PCB dan kedudukan yang ditahan oleh kurungan tetap. Jarak antara komponen pada pinggir papan PCB dan pinggir papan PCB biasanya tidak kurang dari 2 mm, papan PCB segiempat, dan nisbah aspek ialah 3:2 atau 4; 3.

2.3 Design Kabel

Selepas mempertimbangkan secara keseluruhan peningkatan anti-gangguan sistem DSP dan peningkatan kemampuan EMC untuk bentangan, beberapa tindakan dan kemampuan mesti digunakan dalam kawat.

1) Kabel DSP: Kabel biasanya bermula dari peranti dan mengembangkannya. Untuk peranti yang dipakai dalam PQFP (Plastic Quad FIat Pack) atau BGA (BaIl Grid Array) seperti DSP, arah laluan patut ditentukan secara kira-kira mengikut kedudukan bentangan SRAM, Flash, dan CPLD, dan pin patut dilumpuhkan. Fan-out adalah khusus penting untuk peranti jenis QFP&BGA. Pada permulaan kawat, penggemar keluar pin peranti jenis BGA boleh menyimpan masa untuk kawat berikutnya dan meningkatkan kualiti dan efisiensi kawat. Apabila menjalankan rute, guna secara rasional ciri-ciri alat EDA, seperti menjalankan rute dinamik papan PCB kuasa, untuk merancang ruang. Apabila menggunakan dinamik, fungsi ini akan secara automatik menyimpan ruang antara baris dalam peraturan, tanpa membuang ruang, mengurangkan pengubahsuaian berikutnya, dan meningkatkan kualiti dan efisiensi kawat. Untuk DSP kelajuan tinggi, juga perhatikan proses penyesuaian dan perlahan penyesuaian. Pemprosesan garis snaking boleh memastikan integriti isyarat dan kontinuiti pesawat rujukan isyarat kelajuan tinggi. Apabila diperlukan untuk membahagi pesawat, berhati-hati untuk tidak membiarkan garis kelajuan tinggi menyeberangi pesawat yang berhenti; if it must be crossed, tambah kondensator di atas pesawat. Apabila garis isyarat (jejak) terpisah tiga kali lebar garis isyarat, kemungkinan saling bercakap (sambungan) antara isyarat hanya kira-kira 25%, jadi keperluan gangguan anti-elektromagnetik (EMI) boleh dipenuhi. Oleh itu, bagi garis isyarat kelajuan tinggi seperti CLK dan SRAM, ingat untuk menjauh dari garis isyarat di sebelahnya dengan lebih dari 3 kali lebar. Apabila panjang ditetapkan, iaitu jejak ular, lebar garis dan garis sepatutnya lebih dari 3 kali lebar garis isyarat, termasuk untuk garis isyarat sendiri, ia juga tiga kali lebar garis isyarat. Lebar garis ialah 5 mil, dan jarak di dalam angin sendiri ialah 15 mil, yang lebih besar daripada atau sama dengan 3 kali lebar garis.

2) Kawalan jam: Untuk isyarat jam, jadikan jarak kabel bagi isyarat lain sebanyak mungkin, pastikan jarak lebih dari 4 kali lebar baris, dan jangan lalui bawah jam (bahagian); bagi garis input voltaj analog, terminal voltaj rujukan dan garis isyarat I/O adalah sejauh mungkin dari jam.

3) Pengendalian kuasa sistem: kuasa adalah bahagian penting sistem. Lapisan bekalan kuasa terpisah diberikan dalam desain tumpukan Papan PCB, tetapi kerana sistem DSP mempunyai pelbagai peranti digital dan analog, terdapat juga pelbagai bekalan tenaga yang digunakan, jadi lapisan bekalan kuasa dibahagi untuk membuat peranti dengan ciri-ciri bekalan kuasa yang sama. Berbahagi di kawasan yang sama, ia boleh disambung ke pesawat kuasa di dekat sini. Namun, perhatian istimewa patut diberikan untuk membuat isyarat pesawat kuasa rujukan terus menerus bila membahagi. Ia telah dibuktikan oleh eksperimen bahawa arus yang boleh melewati lebar garis 40 mils boleh dijamin menjadi 1 A; untuk lubang L, arus 1 A boleh melewati diameter bor 16 mils, jadi untuk sistem DSP, garis kuasa boleh lebih besar daripada 20 mil. Untuk perlindungan radiasi elektromagnetik pada garis kuasa, perhatikan titik-titik berikut: gunakan kondensator bypass untuk hadapi lekasan arus AC pada papan sirkuit; sambung mod umum koil tersedak dalam siri pada garis kuasa untuk menekan mod umum semasa mengalir melalui garis; kawat dekat dengan mengurangi kawasan radiasi magnetik.

4) Pengurusan pendaratan: Dalam semua masalah EMC, masalah utama disebabkan oleh pendaratan yang salah. Kualiti pemprosesan wayar tanah mempengaruhi secara langsung kestabilan dan kepercayaan sistem. Mendarat mempunyai fungsi berikut: mengurangi VCM tegangan mod-umum pada garis output; mengurangi kelemahan kepada elektrik statik (ESD); mengurangi radiasi elektromagnetik. Gelung tanah sirkuit digital frekuensi tinggi dan sirkuit analog frekuensi rendah tidak boleh dicampur, dan tanah digital/analog mesti dipisahkan, kerana apabila sirkuit digital ditukar antara potensi tinggi dan rendah, bunyi akan dijana dalam bekalan kuasa dan tanah; jika pesawat tanah tidak dipisahkan, isyarat analog masih akan menjadi bunyi tanah. gangguan. Oleh itu, pendaratan seri berbilang-titik patut digunakan untuk isyarat frekuensi tinggi, dan wayar tanah patut tebal dan dikurangkan sebanyak mungkin sehingga selain mengurangi titik tegangan, lebih penting untuk mengurangi bunyi sambungan. Tetapi untuk sistem, tidak kira bagaimana ia dibahagi, hanya ada satu tanah terakhir, tetapi laluan pembuangan berbeza. Oleh itu, tanah digital dan tanah analog tersambung bersama-sama melalui kacang magnetik atau 0 n resisten untuk menghapuskan gangguan isyarat campuran. Apabila membahagi pesawat tanah, kontinuiti pesawat rujukan mesti dijamin. Untuk papan PCB dengan sambungan digital/analog, jika garis isyarat analog jauh, cuba membuat laluan rujukan kembali juga tanah analog. Ini bermakna bahawa tanah analog patut dipotong sepanjang laluan isyarat analog dalam lapisan tanah untuk membuatnya rujuk ke tanah analog untuk memastikan kontinuiti pesawat rujukannya.

5) Other precautions: During wiring, sudut wayar secara umum tidak patut bentuk ke dalam garis terbelah 90° untuk mengurangi sambungan emisi luaran isyarat frekuensi tinggi. Apabila meletakkan tembaga pada PCB, cuba menghindari menggunakan kawasan besar foli tembaga, jika tidak, foil tembaga akan jatuh dengan mudah selepas dipanaskan untuk waktu yang lama; apabila kawasan besar foil tembaga mesti digunakan, ia boleh diganti dengan grid, yang menyebabkan menghapuskan foil tembaga dan substrat. Lekat ini dihangatkan untuk menghasilkan gas volatil. The copper foil laid on the penetrating part feet (DIPPIN) is also treated with thermal pads; virtual soldering should be avoided to improve the yield. The input and output sidelines should be avoided to be adjacent to each other to avoid refleksi interference; if necessary, tambah wayar tanah untuk pengasingan. Kabel dua lapisan bersebelahan seharusnya bertentangan satu sama lain, dan mudah untuk menghasilkan sambungan secara selari. Untuk I/O, kawasan berbeza dari pesawat rujukan tersebut boleh dibahagi, supaya saya berbeza/O isyarat tidak akan mengganggu satu sama lain pada Papan PCB.