Teknik PCB - Bagaimana menjamin kualiti desain PCB DSP

Dengan tahap peningkatan integrasi cip, bilangan pin cip meningkat, dan pakej peranti sentiasa berubah, dari DIP ke OSOP, dari SOP ke PQFP, dan dari PQFP ke BGA. Peranti seri TMS320C6000 mengadopsi pakej BGA. Dalam terma aplikasi sirkuit, pakej BGA mempunyai ciri-ciri kadar kejayaan tinggi, kadar perbaikan rendah, dan kepercayaan tinggi. Ia digunakan semakin luas. Bagaimanapun, kerana pakej BGA milik pakej siri grid bola, ia berada di bawah pembangunan. Pengetahuan fizikal sistem, iaitu, desain aras papan melibatkan banyak teknik desain sirkuit digital kelajuan tinggi.

Dalam sistem kelajuan tinggi, generasi gangguan bunyi adalah faktor pengaruh pertama. Sirkuit PCB frekuensi tinggi juga akan menghasilkan radiasi dan kolasi, sementara kadar pinggir yang lebih cepat akan menghasilkan ringing, refleksi dan saling bercakap. Jika anda tidak mempertimbangkan khas bagi bentangan isyarat kelajuan tinggi dan penghalaan, papan sirkuit direka tidak akan berfungsi dengan betul. Oleh itu, kejayaan rancangan papan PCB adalah pautan yang sangat kritik dalam proses rancangan sirkuit DSP.

Oleh itu, kualiti desain papan PCB sangat penting. Ia adalah satu-satunya cara untuk mengubah konsep desain optimal menjadi realiti. Berikut membahas beberapa isu yang patut diperhatikan dalam rancangan kepercayaan papan PCB dalam sistem DSP kelajuan tinggi.

1. Ralat bekalan kuasa

Perkara pertama yang perlu dianggap dalam rancangan papan PCB sistem DSP kelajuan tinggi adalah rancangan bekalan kuasa. Dalam rancangan bekalan kuasa, kaedah berikut biasanya digunakan untuk menyelesaikan masalah integriti isyarat.

1. Pertimbangkan pemisahan kuasa dan tanah

Walaupun papan sirkuit mempunyai lapisan tanah dan lapisan kuasa yang ditugaskan, kapasitas tertentu dan berbagi mesti ditambah antara bekalan kuasa dan tanah. Untuk menyimpan ruang dan mengurangkan bilangan lubang melalui, ia disarankan untuk menggunakan lebih banyak kondensator cip. Kapdensator cip boleh ditempatkan di belakang papan PCB, iaitu, permukaan tentera. Kapdensator cip disambung ke lubang melalui dengan wayar lebar dan disambung ke bekalan kuasa dan tanah melalui lubang melalui.

2. Anggap peraturan kabel untuk distribusi kuasa

Pesawat kuasa analog dan digital terpisah

Komponen analog kelajuan tinggi dan ketepatan tinggi sensitif kepada isyarat digital. Contohnya, penyembah akan amplifikasikan bunyi tukar untuk membuatnya dekat dengan isyarat denyut, jadi bahagian analog dan digital papan, lapisan kuasa biasanya diperlukan untuk dipisahkan.

3. Isolate sensitive signals

Beberapa isyarat sensitif (seperti jam frekuensi tinggi) adalah khususnya sensitif kepada gangguan bunyi, dan tindakan izolasi tahap tinggi mesti diambil untuk mereka. Jam frekuensi tinggi (jam di atas 20MHz, atau jam dengan masa penukaran kurang dari 5ns) mesti mempunyai pengawal wayar tanah, lebar baris jam sepatutnya sekurang-kurangnya 10 juta, dan lebar wayar tanah pengawal sepatutnya sekurang-kurangnya 20 juta. Lubang itu berada dalam kenalan yang baik dengan tanah, dan setiap 5cm ditembak untuk menyambung dengan tanah; penentang penindasan 22Ω-220Ω mesti disambung dalam siri pada sisi penghantaran jam. Pergangguan disebabkan oleh bunyi isyarat yang dibawa oleh garis-garis ini boleh dihindari.

2. Ralat perisian dan perangkat keras desain anti-jamming

Secara umum, papan PCB sistem aplikasi DSP kelajuan tinggi dirancang oleh pengguna mengikut keperluan khusus sistem. Kerana kemampuan desain terbatas dan keadaan makmal, jika tindakan anti-gangguan yang sempurna dan boleh dipercayai tidak diambil, selepas persekitaran kerja tidak ideal, terdapat gangguan elektromagnetik akan menyebabkan aliran program DSP mengacaukan. Apabila kod kerja biasa DSP tidak dapat dipulihkan, program akan lari atau terhempas, dan beberapa komponen mungkin rosak. Perhatian patut diberikan untuk mengambil tindakan anti-gangguan yang sepadan.

1. Cipta anti-gangguan perkakasan

Efisiensi anti-gangguan perkakasan tinggi. Apabila kompleksiti sistem, kos, dan volum boleh diterima, reka anti-gangguan perkakasan lebih suka. Teknologi anti-jamming perkakasan biasa digunakan boleh dikongsi ke kategori berikut:

(1) Penapis perkakasan: Penapis RC boleh melemahkan semua jenis isyarat gangguan frekuensi tinggi. Contohnya, gangguan "burr" boleh ditahan.

(2) Pemasangan yang masuk akal: Rakennan yang masuk akal sistem pendaratan, untuk sistem sirkuit digital dan analog kelajuan tinggi, sangat penting untuk mempunyai lapisan pendaratan kawasan besar yang rendah. Lapisan tanah tidak hanya boleh menyediakan laluan kembali impedance rendah untuk arus frekuensi tinggi, tetapi juga membuat EMI dan RFI lebih kecil, dan ia juga mempunyai kesan perisai pada gangguan luaran. Sepisahkan tanah analog dari tanah digital semasa rancangan PCB.

(3) Tindakan perisai: percikan elektrik yang dijana oleh kuasa AC, kuasa frekuensi tinggi, peralatan semasa kuat, dan lengkung akan menghasilkan gelombang elektromagnetik dan menjadi sumber bunyi gangguan elektromagnetik. Peranti yang disebut di atas boleh dikelilingi oleh shell logam dan ditanda. Pasangan perisai ini gangguan disebabkan oleh induksi elektromagnetik sangat efektif.

(4) Isolator fotoelektrik: Isolator fotoelektrik boleh secara efektif mengelakkan gangguan antara papan sirkuit yang berbeza. Isolator fotoelektrik kelajuan tinggi sering digunakan dalam antaramuka DSP dan peranti lain (seperti sensor, switch, dll.).

2. Ralat lunak anti-jamming

Perisian anti-jamming mempunyai keuntungan yang perkakasan anti-jamming tidak boleh diganti. Dalam sistem aplikasi DSP, kemampuan anti-jamming perisian juga patut dipotong sepenuhnya untuk minimumkan kesan gangguan. Beberapa kaedah anti-jamming perisian yang berkesan diberi di bawah.

(1) Penapisan digital: Bunyi isyarat input analog boleh dihapuskan dengan penapisan digital. Teknik penapisan digital yang biasa digunakan termasuk: penapisan median, penapisan aritmetik mean dan sebagainya.

(2) Tetapkan perangkap: tetapkan seksyen program but di kawasan program yang tidak digunakan. Apabila program melompat ke kawasan ini disebabkan gangguan, program but akan memandu program yang ditangkap ke alamat yang dinyatakan, dan menggunakan program istimewa untuk betulkan program ralat di sana. Untuk proses.

(3) Pembatasan arahan: Sisip dua atau tiga bait arahan tiada operasi NOP selepas arahan dobil-bait dan arahan tiga bait, yang boleh menghalang program daripada dibawa secara automatik ke trek yang betul apabila sistem DSP diganggu oleh program yang melarikan diri.

(4) Tetapkan masa anjing pengawasan: Jika program diluar kawalan memasuki gelung "tanpa akhir", teknologi "anjing pengawasan" biasanya digunakan untuk membuat program keluar dari gelung "tanpa akhir". Prinsip adalah untuk menggunakan pemasa, yang menghasilkan denyut mengikut tempoh ditetapkan. Jika anda tidak mahu menghasilkan denyut ini, DSP patut membersihkan pemasa dalam masa yang kurang daripada tempoh ditetapkan; tetapi apabila program DSP melarikan diri, ia tidak Pemasa akan dibersihkan sesuai dengan yang diperlukan, dan denyut yang dijana oleh pemasa akan digunakan sebagai isyarat reset DSP untuk reset dan awalkan DSP lagi.

Tiga, rekaan kompatibilitas elektromagnetik

Kompatibiliti elektromagnetik merujuk kepada kemampuan peralatan elektronik untuk bekerja secara biasa dalam persekitaran elektromagnetik kompleks. Tujuan rekaan kompatibilitas elektromagnetik adalah untuk memungkinkan peralatan elektronik untuk menekan semua jenis gangguan luaran, tetapi juga untuk mengurangkan gangguan elektromagnetik peralatan elektronik kepada peralatan elektronik lain. Dalam papan PCB sebenar, terdapat lebih atau kurang fenomena gangguan elektromagnetik, iaitu, percakapan salib antara isyarat sebelah. Saiz perbualan salib berkaitan dengan kapasitasi yang disebarkan dan induktansi yang disebarkan diantara loops. Langkah-langkah berikut boleh diambil untuk menyelesaikan gangguan elektromagnetik antara isyarat ini:

1. Pilih lebar wayar yang masuk akal

Pergangguan kesan yang dihasilkan oleh semasa sementara pada garis dicetak adalah sebahagian besar disebabkan oleh induktan wayar dicetak, dan induktannya adalah proporsional dengan panjang wayar dicetak dan secara terbaliknya proporsional dengan lebar. Oleh itu, penggunaan wayar pendek dan lebar adalah berguna untuk menekan gangguan. Kawalan isyarat pemimpin jam dan pemacu bas sering mempunyai aliran sementara besar, dan wayar cetak mereka sepatutnya pendek yang mungkin. Untuk sirkuit komponen diskret, lebar wayar dicetak adalah kira-kira 1.5 mm untuk memenuhi keperluan; bagi sirkuit terpasang, lebar wayar dicetak adalah antara 0.2 mm dan 1.0 mm.

2. Mengadopsi struktur kawat bentuk grid dari tic-tac-toe.

Kaedah khusus adalah untuk mengarahkan secara mengufuk pada lapisan pertama papan PCB dan mengarahkan secara menegak pada lapisan berikutnya.

Keempat, rancangan penyebaran panas

Untuk memudahkan penyebaran panas, papan cetak terbaik dipasang sendiri, dan ruang papan sepatutnya lebih besar dari 2cm. Pada masa yang sama, perhatikan peraturan bentangan komponen pada papan cetak. Dalam arah mengufuk, peranti kuasa tinggi diatur sebanyak mungkin dengan pinggir papan cetak untuk pendek laluan pemindahan panas; dalam arah menegak, peranti kuasa tinggi diatur sebanyak yang mungkin ke atas papan cetak, dengan itu mengurangkan kesannya pada suhu komponen lain. Komponen yang lebih sensitif kepada suhu patut ditempatkan di kawasan dengan suhu relatif rendah sebanyak mungkin, dan tidak patut ditempatkan langsung di atas peranti yang menghasilkan jumlah besar panas.

Dalam pelbagai rancangan sistem aplikasi DSP kelajuan tinggi, bagaimana untuk mengubah rancangan sempurna dari teori ke realiti bergantung pada papan PCB berkualiti tinggi. Bagaimana untuk meningkatkan kualiti isyarat adalah sangat penting. Oleh itu, sama ada prestasi sistem baik tidak boleh dipisahkan dari kualiti papan PCB desainer.