Teknik PCB - Analisi bentangan dan kaedah kabel desain PCB isyarat-campuran

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 yang teliti tentang persediaan PCB yang tinggi, prestasi tinggi, isyarat-campuran dan rancangan kabel, anda boleh menguasai strategi dan teknologi yang berjaya.

Asas kabel sirkuit isyarat-campuran

Apabila sirkuit digital dan analog berkongsi komponen yang sama di papan yang sama, bentangan dan kabel sirkuit mesti metodik.

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.

Jika bekalan kuasa amplifikator analog dalam penukar A/D dan bekalan kuasa digital penukar A/D tersambung bersama-sama, ia mungkin menyebabkan pengaruh bersama-sama bahagian analog dan bahagian digital sirkuit. Mungkin, kerana lokasi konektor input/output, skema bentangan mesti campur kabel sirkuit digital dan analog.

Sebelum bentangan dan laluan, jurutera mesti cari kelemahan asas skema bentangan dan laluan. Walaupun dengan penilaian palsu, kebanyakan jurutera cenderung menggunakan maklumat bentangan dan kabel untuk mengenalpasti kesan elektrik yang berpotensi.

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.

Selepas memeriksa keperluan bentangan dan kabel blok sirkuit berfungsi berbeza, papan 12 lapisan awalnya dicadangkan. Konfigurasi bagi lapisan microstrip dan garis strip boleh mengurangkan sambungan lapisan kabel bersebelahan dengan selamat dan meningkatkan kawalan impedance. Lapisan grounding ditetapkan diantara lapisan pertama dan kedua untuk mengisolasi kabel sumber rujukan analog sensitif, inti CPU dan bekalan kuasa penapis PLL dari mikroprosesor dan peranti DSP pada lapisan pertama. Pesawat kuasa dan tanah sentiasa muncul dalam pasangan, sama seperti apa yang dilakukan pada kad OC48 untuk pesawat kuasa berkongsi 3.3V. Ini akan mengurangi pengendalian antara bekalan kuasa dan tanah, dengan itu mengurangi bunyi pada isyarat kuasa.

Janganlah menjalankan garis jam digital dan garis isyarat analog frekuensi tinggi dekat pesawat kuasa, jika tidak, bunyi isyarat kuasa akan disambung dengan isyarat analog sensitif.

Menurut keperluan kabel isyarat digital, pertimbangkan dengan hati-hati penggunaan kuasa dan pembukaan pesawat tanah analog (pecahan), terutama pada ujung input dan output peranti isyarat-campuran. Melewati pembukaan dalam lapisan isyarat sebelah akan menyebabkan penghentian impedance dan gelung garis penghantaran yang tidak baik. Ini akan menyebabkan kualiti isyarat, masa dan masalah EMI.

Kadang-kadang menambah beberapa lapisan tanah, atau menggunakan beberapa lapisan luar untuk lapisan kuasa setempat atau lapisan tanah di bawah peranti, boleh hapuskan pembukaan dan mengelakkan masalah di atas. Lapisan bawah berbilang digunakan pada kad antaramuka OC48. Menjaga simetri tumpukan kedudukan lapisan pembukaan dan lapisan kabel boleh menghindari deformasi kad dan mempermudahkan proses penghasilan. Kerana 1 ons laminat lapisan tembaga sangat resisten kepada arus besar, 1 ons laminat lapisan kuasa tembaga patut digunakan untuk lapisan kuasa 3.3V dan lapisan tanah yang sepadan, dan 0.5 ons laminat lapisan tembaga boleh digunakan untuk lapisan lain. Ini boleh mengurangi arus tinggi sementara atau titik disebabkan oleh perubahan Voltage.

Jika and a merancang sistem kompleks dari pesawat tanah ke atas, anda patut guna kad dengan tebal 0.093 inci dan 0.100 inci untuk menyokong lapisan kabel dan lapisan isolasi tanah. Ketempatan kad juga mesti disesuaikan mengikut saiz pad melalui dan ciri wayar lubang, sehingga nisbah aspek diameter lubang kepada tebal kad selesai tidak melebihi nisbah aspek lubang metalisasi yang disediakan oleh pembuat.

Jika anda mahu merancang produk komersial yang bernilai rendah dan bernilai tinggi dengan sekurang-kurangnya nombor lapisan kabel, anda mesti mempertimbangkan perincian kabel semua bekalan kuasa istimewa pada PCB isyarat-campuran sebelum bentangan atau kabel. Sebelum memulakan bentangan dan laluan, biarkan pembuat sasaran mengulang rancangan lapisan awal. Pada dasarnya, lapisan patut berdasarkan tebal produk selesai, bilangan lapisan, berat tembaga, impedance (dengan toleransi), dan saiz yang paling kecil melalui pads dan lubang. Pembuat patut memberikan rekomendasi lapisan tertulis.

cadangan seharusnya mengandungi semua contoh konfigurasi garis garis impedance terkawal dan garis microstrip. Anda perlu menggabungkan ramalan impedance anda dengan impedance pembuat. Kemudian, gunakan ramalan impedance ini untuk mengesahkan karakteristik penghalaan isyarat dalam alat simulasi yang digunakan untuk mengembangkan peraturan penghalaan CAD.

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.