Teknik PCB - Segmen semula dan segmen salib dalam PCB kelajuan tinggi

Apa isyarat reflow dan cross-segmentation dalam PCB kelajuan tinggi?

IC1 adalah terminal output isyarat, IC2 adalah terminal input isyarat (untuk mempermudahkan model PCB w ww.pcblx.com, menganggap bahawa terminal penerima mengandungi resistor yang disambung di bawah) lapisan ketiga adalah lapisan tanah. Alatan IC1 dan IC2 adalah kedua-dua dari pesawat tanah ketiga. Sudut kanan atas lapisan atas 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, kemudian memasuki IC1 melalui laluan oren, kemudian keluar dari terminal S1, dan memasuki IC2 melalui terminal R1 sepanjang lapisan kedua wayar. Kemudian masukkan lapisan GND dan kembali ke tiang negatif bekalan kuasa melalui laluan merah.

Tetapi pada frekuensi tinggi, ciri-ciri distribusi papan PCB akan mempunyai pengaruh besar pada isyarat. 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 dekat. Jika pesawat tanah lapisan ketiga adalah pesawat tanah lengkap, akan ada arus dotted biru di atas pesawat tanah; jika lapisan TOP mempunyai pesawat kuasa lengkap, akan ada juga garis biru pada lapisan atas. Refluks tertentu. 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 keluar yang paling kecil, prinsip adalah sama.) Kerana aras isyarat frekuensi tinggi dan perubahan semasa sangat cepat, tetapi tempoh perubahan adalah pendek, tenaga yang diperlukan tidak terlalu besar, jadi cip adalah kondensator pemisah yang paling dekat dengan cip diaktifkan. Apabila C1 cukup besar dan balasan cukup cepat (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 dianggap sebagai tidak wujud (terdapat semasa yang sepadan dengan bekalan kuasa seluruh papan, tetapi bukan semasa yang sepadan dengan isyarat yang dipaparkan dalam figur).

Oleh itu, menurut persekitaran yang dibina dalam gambar ini, Seluruh laluan semasa adalah: dari tiang positif C1-"VCC IC1-" S1- "L2 garis isyarat-" R1- "GND IC2-" melalui-"GND lapisan kuning Laluan-"Via - " Pol negatif kapasitor. Ia boleh dilihat bahawa terdapat arus coklat yang sama dalam arah menegak semasa, dan medan magnetik akan diinduksi di tengah. Pada masa yang sama, torus ini boleh mudah pasang dengan gangguan luaran. Jika isyarat dalam figur adalah isyarat jam, terdapat set garis data 8bit secara selari, berkuasa oleh bekalan kuasa yang sama dari cip yang sama, dan laluan kembalian 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 sumber gangguan tinggi dan rendah, tetapi proporsional dengan kadar perubahan semasa sumber gangguan. Untuk muatan yang murni, semasa salib berbincang adalah proporsional dengan dI/dt=dV /(T10%-90%*R). Dalam formula, dI/dt (kadar perubahan semasa), dV (amplitud ayunan sumber gangguan) dan R (muatan sumber gangguan) semua rujuk kepada parameter sumber gangguan (jika ia adalah muatan kapasitif, dI/dt sama dengan T10%- kuasa dua 90% adalah secara bertentangan. ). Ia boleh dilihat dari formula bahawa percakapan salib isyarat kelajuan rendah tidak perlu lebih kecil daripada isyarat kelajuan tinggi. Itulah yang kami katakan: isyarat 1kHZ tidak perlu menjadi isyarat kelajuan rendah, kita mesti mempertimbangkan secara keseluruhan keadaan tepi. Untuk isyarat dengan pinggir tajam, ia mengandungi banyak komponen harmonik, dan mempunyai amplitud besar pada setiap titik pendaraban frekuensi. Oleh itu, anda juga perlu memperhatikan bila memilih peranti. Jangan buta-buta memilih cip dengan kelajuan bertukar cepat. Tidak hanya akan biaya yang tinggi, tetapi ia juga akan meningkatkan cross talk dan masalah EMC.

Setiap pesawat kuasa bersebelahan atau pesawat lain, selama terdapat kondensator yang sesuai pada kedua-dua hujung isyarat untuk menyediakan laluan reaktif rendah ke GND, maka pesawat ini boleh digunakan sebagai pesawat kembali untuk isyarat ini. Dalam aplikasi normal, bekalan kuasa IO cip yang sepadan sering sama untuk menerima dan menghantar, dan umumnya terdapat 0.01-0.1uF pemisah kapasitor antara setiap bekalan kuasa dan tanah, dan kapasitor-kapasitor ini juga berada di dua ujung isyarat, jadi kesan reflow pesawat kuasa adalah kedua hanya ke pesawat tanah. Namun, jika pesawat kuasa lain digunakan untuk aliran balik, sering tiada laluan reaksi rendah ke tanah pada kedua-dua hujung isyarat. Dengan cara ini, semasa didorong dalam pesawat sebelah akan mencari kapasitas terdekat dan kembali ke tanah. Jika "kondensator terdekat" jauh dari permulaan atau akhir, kembalian akan perlu mengembara jarak panjang untuk membentuk laluan kembalian lengkap, dan laluan ini juga adalah laluan kembalian untuk isyarat bersebelahan, dan aliran kembalian yang sama efek jalan dan gangguan tanah umum adalah sama, yang sama dengan persilangan antara isyarat.

Untuk beberapa situasi pembahagian bekalan salib yang tidak dapat dihindari, anda boleh sambungkan kondensator atau penapis laluan tinggi (seperti kondensator rentetan tahan 10 ohm 680p) yang dibentuk oleh kondensator atau siri RC sepanjang pembahagian. Nilai spesifik bergantung pada jenis isyarat anda sendiri, iaitu Untuk menyediakan laluan PCB kembalian frekuensi tinggi, tetapi juga untuk mengisolasi persimpangan frekuensi rendah antara pesawat bersama). Ini mungkin melibatkan masalah menambah kondensator antara pesawat kuasa, yang kelihatan sedikit lucu, tetapi ia pasti berkesan. Jika beberapa spesifikasi tidak membenarkannya, dua pesawat bagi bahagian boleh dibawa secara terpisah ke tanah.

Dalam kes meminjam pesawat lain untuk aliran balik, lebih baik untuk menambah beberapa kondensator kecil ke tanah pada kedua-dua hujung isyarat untuk menyediakan laluan balik. Tetapi pendekatan ini sering sukar untuk dicapai. Kerana sebahagian besar ruang permukaan dekat terminal dipenuhi oleh resistor yang sepadan dan kondensator pemisahan cip.