Teknik PCB - Laluan kembali sirkuit PCB kelajuan tinggi

1. Konsep asas reflow PCB

Dalam diagram skematik litar digital PCB, penyebaran isyarat digital adalah dari satu pintu logik ke yang lain. Isyarat dihantar dari hujung output ke hujung penerima melalui wayar. Ia kelihatan mengalir dalam satu arah. Banyak jurutera digital berfikir bahawa laluan sirkuit itu tidak penting. Lagipun, pemandu dan penerima ditentukan sebagai peranti mod-tegangan, jadi mengapa mengganggu untuk mempertimbangkan semasa.

Sebenarnya, teori sirkuit asas memberitahu kita bahawa isyarat disebarkan oleh arus elektrik. Secara khusus, ia adalah pergerakan elektron. Salah satu ciri-ciri aliran elektron ialah elektron tidak pernah tinggal di mana-mana. Tidak peduli di mana aliran semasa, mereka mesti kembali. Oleh itu, Semasa sentiasa mengalir dalam loop, dan mana-mana isyarat dalam sirkuit wujud dalam bentuk loop tertutup. Untuk penghantaran isyarat frekuensi tinggi, ia sebenarnya adalah proses untuk mengisi kondensator dielektrik sandwich antara garis penghantaran dan lapisan DC.

2. Kesan reflow PCB

Sirkuit digital biasanya bergantung pada pesawat tanah dan kuasa untuk menyelesaikan reflow. Laluan kembali isyarat frekuensi tinggi dan isyarat frekuensi rendah berbeza. Untuk kembali isyarat frekuensi rendah, pilih laluan dengan impedance rendah, dan untuk isyarat frekuensi tinggi kembalikan laluan dengan indutan rendah.

Apabila semasa bermula dari pemacu isyarat, mengalir melalui garis isyarat dan disuntik ke ujung penerima isyarat, sentiasa ada semasa kembali dalam arah yang bertentangan: bermula dari pin tanah muatan, melewati pesawat tembaga, mengalir ke sumber isyarat, dan mengalir melalui semasa pada garis isyarat membentuk gelung tertutup. Frekuensi bunyi disebabkan oleh semasa mengalir melalui kapal terbang berlepas tembaga sama dengan frekuensi isyarat. Semakin tinggi frekuensi isyarat, semakin tinggi frekuensi bunyi. Pintu logik tidak menjawab kepada isyarat input mutlak, tetapi menjawab kepada perbezaan antara isyarat input dan pin rujukan. Sirkuit penghentian titik tunggal bereaksi kepada perbezaan antara isyarat masuk dan pesawat rujukan tanah logiknya, jadi gangguan pada pesawat rujukan tanah dan gangguan pada laluan isyarat adalah sama penting.

Pin logik balas pada pin input dan pin rujukan yang ditentukan, dan kita tidak tahu yang mana pin rujukan yang ditentukan (untuk TTL, ia biasanya adalah bekalan kuasa negatif, untuk ECL ia biasanya bekalan kuasa positif, tetapi tidak semua), dalam terma ciri-ciri ini, - kemampuan anti-gangguan isyarat perbezaan boleh mempunyai kesan yang baik pada bunyi lompatan tanah dan pesawat kuasa menyelinap.

Apabila banyak isyarat digital di papan PCB ditukar secara serentak (seperti bas data CPU, bas alamat, dll.), ia menyebabkan arus muatan sementara mengalir dari bekalan kuasa ke dalam sirkuit atau dari sirkuit ke wayar tanah, disebabkan wujud wayar kuasa dan Impedance wayar tanah akan menghasilkan bunyi penyukaran serentak (SSN), Dan bunyi lompat pesawat tanah (disebut lompat tanah) juga akan muncul pada garis tanah. Dan apabila kawasan sekitar garis kuasa dan garis dasar pada papan cetak lebih besar, tenaga radiasi mereka juga lebih besar. Oleh itu, kami menganalisis keadaan penukaran cip digital dan mengambil tindakan untuk mengawal mod kembali untuk mengurangi kawasan sekeliling. Kawasan, tujuan radiasi paling sedikit.

IC1 adalah terminal output isyarat, IC2 adalah terminal input isyarat (untuk mempermudahkan model PCB, ia dianggap bahawa terminal penerima mengandungi penentang turun), dan lapisan ketiga adalah lapisan tanah. Alatan IC1 dan IC2 adalah kedua-dua dari pesawat tanah ketiga. Sudut kanan atas lapisan TOP adalah pesawat kuasa, yang disambung dengan tiang positif bekalan kuasa. C1 dan C2 adalah kondensator pemisahan IC1 dan IC2 berdasarkan. Sumber kuasa dan pin tanah cip yang dipaparkan dalam figur adalah sumber kuasa dan tanah penghantaran dan penerimaan isyarat akhir.

Pada frekuensi rendah, jika terminal S1 mengeluarkan tahap tinggi, seluruh loop semasa adalah bahawa bekalan kuasa disambung ke pesawat kuasa VCC melalui wayar, dan kemudian memasuki IC1 melalui laluan oren, kemudian keluar dari terminal S1, dan memasuki IC2 melalui lapisan kedua wayar melalui terminal R1. Kemudian masukkan lapisan GND dan kembali ke tiang negatif bekalan kuasa melalui laluan merah.

Pada frekuensi tinggi, ciri-ciri distribusi PCB akan mempunyai kesan besar pada isyarat PCB. Kembalian tanah yang sering kita bincangkan adalah masalah yang sering ditemui dalam isyarat frekuensi tinggi. Apabila terdapat semasa meningkat dalam garis isyarat dari S1 ke R1, medan magnet luaran berubah dengan cepat, yang akan mengakibatkan semasa terbalik dalam konduktor terdekat. Jika pesawat tanah lapisan ketiga adalah pesawat tanah lengkap, maka A semasa yang dinyatakan oleh garis biru bergerak akan dijana pada pesawat tanah. Jika lapisan TOP mempunyai pesawat kuasa lengkap, akan ada aliran balik sepanjang garis biru yang dicetak pada lapisan TOP. Pada masa ini, gelung isyarat mempunyai gelung semasa yang paling kecil, tenaga yang radiasi ke luar adalah yang paling kecil, dan kemampuan untuk pasang isyarat luar juga yang paling kecil. (Kesan kulit pada frekuensi tinggi juga adalah tenaga radiasi luar yang paling kecil, prinsip adalah sama)

Sejak aras isyarat frekuensi tinggi PCB dan perubahan semasa dengan cepat, tetapi tempoh perubahan pendek, tenaga yang diperlukan tidak terlalu besar, jadi cip diaktifkan oleh kondensator penyahpautan yang terdekat kepada cip. Apabila C1 cukup besar dan balasan cukup pantas (ia mempunyai nilai ESR yang sangat rendah, kondensator keramik biasanya digunakan. ESR kondensator keramik jauh lebih rendah daripada kondensator tantalum.), laluan oren pada lapisan atas dan laluan merah pada lapisan GND boleh dilihat sebagai tidak wujud.

Oleh itu, dalam persekitaran terbina, seluruh laluan semasa PCB ialah: dari tiang positif C1 - VCC IC1 - garis isyarat S1 - L2 - R1 - GND IC2 - laluan kuning lapisan GND - melalui - elektrod ne negatif kondensator. Ia boleh dilihat bahawa terdapat semasa yang sama coklat dalam arah menegak PCB semasa, dan medan magnet disebabkan di tengah. Pada masa yang sama, torus ini mudah pasang dengan gangguan luar. Jika isyarat adalah isyarat jam seperti dalam figur, terdapat set garis data 8bit secara selari, berkuasa oleh bekalan kuasa yang sama PCB yang sama, dan laluan kembali semasa adalah sama. Jika aras garis data terbalik ke arah yang sama pada masa yang sama, arus terbalik besar akan disebabkan pada jam. Jika garis jam tidak sepadan dengan baik, percakapan salib ini cukup untuk mempunyai kesan fatal pada isyarat jam. Intensiti pembicaraan salib jenis ini tidak proporsional dengan nilai mutlak aras tinggi dan rendah sumber gangguan, tetapi proporsional dengan kadar perubahan semasa sumber gangguan.