Data PCB - Masalah kesan garis perdagangan papan PCB kelajuan tinggi

Proses kelajuan tinggi Papan PCB desain, due to the transmission line effect, akan menyebabkan beberapa masalah integriti isyarat. Bagaimana untuk menanganinya? Berikut adalah empat titik untuk berkongsi dengan anda:

1. Kawal panjang kabel rangkaian kunci secara ketat

Jika ada pinggir transisi kelajuan tinggi dalam rancangan, masalah kesan garis transmisi pada PCB mesti dianggap. Masalah ini lebih hadir dalam cip sirkuit terpasang cepat dengan frekuensi jam yang sangat tinggi yang biasanya digunakan hari ini. Terdapat beberapa prinsip asas untuk menyelesaikan masalah ini: jika sirkuit CMOS atau TTL digunakan untuk desain, frekuensi operasi adalah kurang dari 10MHz, dan panjang kawat seharusnya tidak lebih dari 7 inci. Frekuensi operasi pada 50MHz, panjang kawat seharusnya tidak lebih dari 1.5 inci. Jika frekuensi operasi mencapai atau melebihi 75MHz, panjang kawat patut berada dalam 1 inci. Panjang kawat untuk cip GaAs sepatutnya 0.3 inci. If you exceed this standard, there is a problem with the transmission line.

2. Rasanya merancang topologi jejak

Cara lain untuk mengatasi kesan garis penghantaran adalah memilih laluan laluan yang betul dan topologi penghentian. Topologi kawat merujuk kepada urutan kawat dan struktur kawat kabel rangkaian. Apabila menggunakan peranti logik kelajuan tinggi, kecuali panjang cabang jejak disimpan pendek, isyarat dengan pinggir yang berubah dengan cepat akan distorsikan oleh jejak cabang pada jejak batang isyarat. Dalam keadaan biasa, dua topologi asas digunakan untuk routing PCB, iaitu routing Daisy Chain dan distribusi bintang. Untuk kawat rantai daisy, kawat bermula dari pemandu dan pergi ke penerima dalam urutan. Jika penentang siri digunakan untuk mengubah karakteristik isyarat, penentang siri patut ditempatkan dekat dengan terminal pemacu. Dalam terma mengawal gangguan harmonik tertib tinggi kawat, kesan kawat rantai daisy sangat baik. Namun, kadar penghalaan kaedah penghalaan ini tidak mudah untuk penghalaan 100%. Dalam rancangan sebenar, kita membuat panjang cabang dalam kawat rantai daisy sebagai pendek yang mungkin, dan nilai panjang yang selamat sepatutnya: topologi bintang boleh secara efektif mengelakkan masalah asinkron isyarat jam, tetapi ia dilakukan secara manual pada papan PCB densiti tinggi. Kawalan sangat sukar. Menggunakan autoluar adalah cara untuk mencapai kawat bintang. Penolak penghentian diperlukan pada setiap cabang. Nilai penentang penghentian sepatutnya sepadan dengan impedance karakteristik sambungan. Ini boleh dihitung dengan tangan atau dengan alat CAD untuk menghitung nilai impedance karakteristik dan nilai perlawanan yang sepadan penghentian. Penolak penghentian sederhana digunakan dalam dua contoh di atas, dalam latihan penghentian yang lebih kompleks yang sepadan boleh digunakan. Satu pilihan adalah penghentian yang sepadan dengan RC. Terminal yang sepadan RC boleh mengurangkan konsumsi kuasa, tetapi ia hanya boleh digunakan bila operasi isyarat relatif stabil. Kaedah ini sesuai untuk sepadan isyarat garis jam. Kegagalan ialah kapasitasi dalam penghentian yang sepadan RC boleh mempengaruhi bentuk dan kelajuan isyarat. Penghentian serangkaian yang sepadan dengan resistor tidak menghasilkan pencerahan kuasa tambahan, tetapi ia akan memperlambat penghantaran isyarat. Kaedah ini digunakan untuk sirkuit pemacu bas dimana lambat masa mempunyai sedikit kesan. Keuntungan penghentian pemberontak siri adalah ia boleh mengurangkan bilangan komponen yang digunakan dan ketepatan kabel di papan. Salah satu cara adalah untuk memisahkan terminal yang sepadan, di mana komponen yang sepadan perlu diletakkan dekat akhir penerimaan. Keuntungannya ialah ia tidak menarik isyarat ke bawah, dan bunyi dihindari dengan baik. Biasanya digunakan untuk isyarat input TTL (ACT, HCT, FAST). Selain itu, jenis pakej dan jenis lekapan penentang yang sepadan terminal juga mesti dianggap. Biasanya, resisten lekapan permukaan SMD mempunyai induktan yang lebih rendah daripada komponen lubang melalui, jadi komponen pakej SMD menjadi. Jika anda memilih pemberontak biasa dalam baris, terdapat juga dua kaedah pemasangan: menegak dan mengufuk. Dalam kaedah pemasangan menegak, satu pin pemasangan penentang adalah sangat pendek, yang boleh mengurangi penentang panas antara penentang dan papan sirkuit, dan membuat panas penentang lebih mudah untuk hilang ke udara. Tetapi pegangan menegak yang lebih panjang akan meningkatkan induktan penentang. Pemasangan mengufuk mempunyai induktan yang lebih rendah disebabkan pemasangan yang lebih rendah. Bagaimanapun, resistor yang terlalu panas akan bergerak, dan dalam kes terburuk, resistor akan menjadi sirkuit terbuka, yang mengakibatkan kegagalan persamaan penghentian jejak PCB dan menjadi faktor kegagalan potensi.

3. Kaedah Menegak Pergangguan Elektromagnetik

Solusi yang baik untuk masalah integriti isyarat akan meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik (EMC) papan PCB. Ia sangat penting untuk memastikan papan PCB mempunyai dasar yang baik. Penggunaan lapisan isyarat dengan pesawat tanah adalah kaedah yang sangat efektif untuk reka kompleks. Selain itu, membuat ketepatan isyarat lapisan luar papan sirkuit juga cara yang baik untuk mengurangi radiasi elektromagnetik. Kaedah ini boleh diselesaikan dengan menggunakan teknologi "lapisan kawasan permukaan" untuk membuat papan PCB. Lapisan kawasan permukaan dicapai dengan menambah kombinasi lapisan pengisihan tipis dan vias mikro untuk menembus lapisan ini pada proses umum Papan PCB. Resistor dan kondensator boleh dikubur di bawah lapisan permukaan, dan densiti jejak per unit kawasan akan hampir ganda, jadi volum papan PCB boleh dikurangkan. Pengurangan kawasan papan PCB mempunyai kesan besar pada topologi jejak, yang bermakna mengurangkan gelung semasa, mengurangkan panjang jejak cabang, dan radiasi elektromagnetik adalah kira-kira proporsional dengan kawasan gelung semasa; pada masa yang sama, ciri-ciri volum kecil bermakna peranti berkemas Lead yang padat tinggi boleh digunakan, yang menurunkan panjang wayar, menurunkan gelung semasa, dan meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik.

4. Teknologi lain yang boleh digunakan

Untuk mengurangi ketinggalan sementara tekanan pada bekalan kuasa cip sirkuit terintegrasi, decoupling capacitors should be added to the integrated circuit chip. Ini secara efektif menghapuskan kesan kesilapan pada bekalan kuasa dan mengurangkan radiasi dari loop kuasa pada papan cetak. Apabila kondensator pemisah disambung secara langsung ke kaki tabung kuasa sirkuit terpasang selain dari pesawat kuasa, kesan penyelesaiannya adalah. Inilah sebabnya beberapa peranti mempunyai kondensator yang menyambungkan pada soket mereka, sementara yang lain memerlukan kapasitor pemisahan untuk cukup dekat dengan peranti. Setiap peranti kelajuan tinggi dan kuasa tinggi sepatutnya ditempatkan bersama-sama sebanyak yang mungkin untuk mengurangkan ketinggalan sementara bagi tenaga bekalan. Tanpa pesawat kuasa, jejak kuasa panjang boleh mencipta gelung antara isyarat dan gelung, menjadi sumber radiasi dan sirkuit yang sensitif. Situasi di mana jejak membentuk gelung yang tidak melewati kabel rangkaian yang sama atau jejak lain dipanggil gelung terbuka. Jika gelung melewati jejak lain kabel rangkaian yang sama, loop tertutup dibentuk. Antenna effects are created in both cases (wire antennas and loop antennas). Antena menghasilkan radiasi EMI ke luar, dan ia juga sirkuit sensitif. Menutup loop adalah mesti kerana ia menghasilkan radiasi yang kira-kira proporsional dengan kawasan loop ditutup pada Papan PCB.