Teknik PCB - Selesaikan masalah sukar berkaitan dengan PCB kelajuan tinggi

Apabila membuat rancangan PCB, kita sering menghadapi berbagai masalah, seperti persamaan impedance, peraturan EMI, dll. Artikel ini telah kumpulkan beberapa soalan dan jawapan berkaitan dengan PCB kelajuan tinggi.

1. Bagaimana untuk mempertimbangkan sepadan impedance bila merancang skema reka PCB kelajuan tinggi?

Apabila merancang sirkuit PCB kelajuan tinggi, persamaan impedance adalah salah satu unsur desain. Nilai penghalang mempunyai hubungan yang sama dengan kaedah kabel, seperti berjalan di lapisan permukaan (microstrip) atau lapisan dalaman (garis garis/garis garis ganda), jarak dari lapisan rujukan (lapisan kuasa atau lapisan tanah), lebar kabel, bahan PCB, dll. Kedua-dua akan mempengaruhi nilai penghalang karakteristik jejak.

Maksud saya, nilai impedance hanya boleh ditentukan selepas kabel. Secara umum, perisian simulasi tidak boleh mempertimbangkan beberapa keadaan kabel dengan impedance berhenti disebabkan keterangan model sirkuit atau algoritma matematik yang digunakan. Pada masa ini, hanya beberapa penghenti (penghentian), seperti perlawanan siri, boleh disimpan pada diagram skematik. Melemahkan kesan penghentian dalam pengendalian jejak. Solusi sebenar untuk masalah adalah untuk mencuba untuk menghindari penghentian impedance apabila kabel.

2. Apabila terdapat blok fungsi digital/analog berbilang dalam papan PCB, kaedah konvensional adalah untuk memisahkan tanah digital/analog. Apa sebabnya?

Alasan untuk memisahkan tanah digital/analog adalah kerana litar digital akan menghasilkan bunyi dalam kuasa dan tanah apabila menukar antara potensi tinggi dan rendah. Ukuran bunyi berkaitan dengan kelajuan isyarat dan ukuran semasa.

Jika pesawat tanah tidak dibahagi dan bunyi yang dijana oleh sirkuit kawasan digital adalah relatif besar dan sirkuit kawasan analog sangat dekat, isyarat analog masih akan diganggu oleh bunyi tanah walaupun isyarat digital ke analog tidak menyeberangi. Maksudnya, kaedah digital-ke-analog tidak terbahagi hanya boleh digunakan apabila kawasan sirkuit analog jauh dari kawasan sirkuit digital yang menghasilkan bunyi besar.

3. Dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, aspek mana yang perancang patut mempertimbangkan peraturan EMC dan EMI?

Secara umum, rancangan EMI/EMC perlu mempertimbangkan kedua-dua aspek radiasi dan dilakukan pada masa yang sama. Yang pertama adalah bahagian frekuensi yang lebih tinggi (>30MHz) dan yang terakhir adalah bahagian frekuensi yang lebih rendah (<30MHz). Jadi anda tidak boleh hanya memberi perhatian kepada frekuensi tinggi dan abaikan bahagian frekuensi rendah.

Rancangan EMI/EMC yang baik mesti mempertimbangkan lokasi peranti, persediaan tumpukan PCB, kaedah sambungan penting, pemilihan peranti, dll. pada permulaan bentangan. Jika tidak ada rancangan yang lebih baik dari dahulu, ia akan diselesaikan sesudah itu. Ia akan melakukan dua kali hasil dengan setengah usaha dan meningkatkan biaya.

Contohnya, lokasi generator jam tidak sepatutnya hampir dengan sambungan luaran yang mungkin. Isyarat kelajuan tinggi patut pergi ke lapisan dalaman sebanyak mungkin. Perhatikan padanan impedance karakteristik dan keterusan lapisan rujukan untuk mengurangi refleksi. Kadar slew isyarat yang ditekan oleh peranti seharusnya sebanyak mungkin untuk mengurangi tinggi. Komponen frekuensi, apabila memilih kondensator penyahpautan/bypass, perhatikan sama ada tindakan frekuensinya memenuhi keperluan untuk mengurangkan bunyi pada pesawat kuasa.

Selain itu, perhatikan laluan kembali isyarat frekuensi tinggi semasa untuk membuat kawasan loop sebanyak mungkin (iaitu, impedance loop sebanyak mungkin) untuk mengurangi radiasi. Tanah juga boleh dibahagi untuk mengawal julat bunyi frekuensi tinggi. Pada akhirnya, pilih dengan sesuai tanah chassis antara PCB dan rumah.

4. Apabila membuat papan PCB, untuk mengurangi gangguan, patutkah wayar tanah membentuk bentuk jumlah tertutup?

Apabila membuat papan PCB, kawasan loop biasanya dikurangkan untuk mengurangi gangguan. Apabila meletakkan garis tanah, ia tidak perlu diletakkan dalam bentuk tertutup, tetapi ia lebih baik untuk mengatur dalam bentuk cabang, dan kawasan tanah perlu ditambah sebanyak yang mungkin.

5. Bagaimana untuk menyesuaikan topologi laluan untuk meningkatkan integriti isyarat?

Arah isyarat rangkaian ini lebih rumit, kerana bagi isyarat satu arah, dua arah, dan jenis aras yang berbeza isyarat, pengaruh topologi berbeza, dan sukar untuk mengatakan yang topologi berguna untuk kualiti isyarat. Dan apabila melakukan pre-simulasi, topologi yang digunakan adalah sangat memerlukan pada jurutera, memerlukan pemahaman prinsip sirkuit, jenis isyarat, dan bahkan kesulitan kabel.

6. Bagaimana untuk menangani bentangan PCB dan kabel untuk memastikan kestabilan isyarat di atas 100M?

Kekunci untuk kawalan isyarat digital kelajuan tinggi adalah untuk mengurangkan kesan garis penghantaran pada kualiti isyarat. Oleh itu, bentangan isyarat kelajuan tinggi di atas 100M memerlukan jejak isyarat untuk menjadi secepat mungkin. Dalam litar digital, isyarat kelajuan tinggi ditakrif oleh masa lambat naik isyarat.

Lagipun, jenis isyarat berbeza (seperti TTL, GTL, LVTTL) mempunyai kaedah berbeza untuk memastikan kualiti isyarat.