Teknik PCB - Integriti Kuasa dalam Sirkuit Papan Sirkuit Cetak PCB

Dalam rancangan sirkuit PCB, umumnya kita sangat bimbang tentang kualiti isyarat, tetapi kadang-kadang kita sering membatasi diri kepada garis isyarat untuk kajian, dan memperlakukan kuasa dan tanah sebagai keadaan yang ideal. Walaupun ini boleh mempermudahkan masalah, tetapi dengan kelajuan tinggi dalam rancangan, pemudahan ini tidak lagi boleh dilakukan. Walaupun hasil yang lebih langsung dari rancangan sirkuit muncul dalam integriti isyarat, kita tidak boleh mengabaikan rancangan integriti kuasa untuk alasan ini. Kerana integriti kuasa secara langsung mempengaruhi integriti isyarat papan PCB akhir. Integriti kuasa dan integriti isyarat berkaitan rapat, dan dalam banyak kes, penyebab utama penyelesaian isyarat adalah sistem kuasa. Contohnya, bunyi melompat tanah terlalu besar, rancangan kondensator pemisah tidak sesuai, pengaruh loop sangat serius, pembahagian pesawat kuasa/tanah berbilang tidak baik, rancangan lapisan tanah tidak masuk akal, arus tidak sesuai, dan sebagainya.

1) Sistem distribusi kuasa

Rancangan integriti kuasa adalah perkara yang sangat rumit, tetapi bagaimana untuk mengawal impedance antara sistem kuasa (kuasa dan pesawat tanah) dalam tahun-tahun terakhir adalah kunci rancangan. Dalam teori, semakin rendah pengendalian antara sistem kuasa, semakin baik, semakin rendah pengendalian, semakin kecil amplitud bunyi, dan semakin kecil kerugian tegangan.

Dalam rancangan sebenar, kita boleh menentukan halangan sasaran yang kita harapkan dengan menentukan julat tensi maksimum dan bekalan kuasa, dan kemudian, dengan menyesuaikan faktor berkaitan dalam sirkuit, halangan setiap bahagian sistem kuasa (berkaitan dengan frekuensi) didekati kepada halangan sasaran.

2) Kembalian tanah

Apabila kadar pinggir peranti kelajuan tinggi lebih rendah dari 0.5ns, kadar pertukaran data dari bas data kapasitas besar sangat cepat. Apabila ia menghasilkan garisan kuat dalam lapisan kuasa yang boleh mempengaruhi isyarat, masalah ketidakstabilan kuasa akan berlaku. Apabila semasa melewati gelung tanah berubah, tekanan dijana kerana induksi gelung. Apabila pinggir naik dikurangi, kadar perubahan semasa meningkat, dan tekanan lompatan tanah meningkat. Pada masa ini, pesawat tanah (tanah) bukan lagi aras sifar ideal, dan bekalan kuasa bukan potensi DC ideal. Apabila bilangan gerbang yang ditukar pada masa yang sama meningkat, lompatan tanah menjadi lebih serius. Untuk bas 128 bit, mungkin ada garis 50-100 I/O bertukar pada pinggir jam yang sama. Pada masa ini, induktansi kuasa dan gelung tanah yang diberikan kepada pemacu I/O yang ditukar pada masa yang sama mesti rendah sebanyak yang mungkin, jika tidak, berus tegangan akan muncul apabila disambungkan ke tanah yang sama dengan berehat. lompatan tanah boleh dilihat di mana-mana, seperti cip, pakej, konektor, atau papan sirkuit, yang boleh menyebabkan lompatan tanah, menyebabkan masalah integriti kuasa.

Dari perspektif pembangunan teknologi PCB, pinggir naik peranti hanya akan menurun, dan lebar bas hanya akan meningkat. Satu-satunya cara untuk menjaga lompatan tanah diterima adalah untuk mengurangkan kuasa dan distribusi tanah inductans. Untuk cip, ia bermakna bergerak ke cip tatasusunan, meletakkan sebanyak mungkin kuasa dan tanah, dan kabel ke pakej secepat mungkin untuk mengurangi induktan. Untuk pakej, ia bermakna memindahkan pakej lapisan untuk membuat jarak antara pesawat tanah kuasa lebih dekat, seperti yang digunakan dalam pakej BGA. Untuk konektor, ia bermakna menggunakan lebih banyak pin tanah atau merencanakan semula konektor untuk mempunyai bekalan kuasa dalaman dan pesawat tanah, seperti tali pita berasaskan konektor. Untuk papan sirkuit, ini bermakna membuat kuasa dan pesawat tanah bersebelahan sebaik mungkin. Oleh kerana induktan adalah proporsional dengan panjang, membuat sambungan antara bekalan kuasa dan tanah sebagai pendek yang mungkin akan mengurangi bunyi tanah.

3) Memutuskan kondensator

Kita semua tahu bahawa menambah beberapa kondensator antara bekalan kuasa dan tanah boleh mengurangkan bunyi sistem, tetapi berapa banyak kondensator yang perlu pabrik PCB menambah pada papan sirkuit? Apakah nilai sesuai setiap kondensator? Mana setiap kondensator lebih baik? Sama seperti kita biasanya tidak mempertimbangkan isu-isu ini serius, hanya berdasarkan pengalaman desainer, dan kadang-kadang bahkan berfikir bahawa semakin kurang kapasitas, semakin baik. Dalam rancangan kelajuan tinggi, kita mesti pertimbangkan parameter parasitik kondensator, mengira secara kuantitatif bilangan kondensator penyahpautan, nilai kondensasi setiap kondensator dan lokasi spesifik tempatan, untuk memastikan pengendalian sistem berada dalam julat kawalan, prinsip asas ia adalah kondensator penyahpautan yang diperlukan, tiada yang hilang, Dan tiada kondensator yang berlebihan.