Teknik PCB - Kaedah dan keterampilan PCB1

Bagaimana untuk memilih papan PCB

1. Pilihan papan PCB mesti mendapat keseimbangan antara memenuhi keperluan desain dan produksi dan kos mass a. Keperlukan desain termasuk bahagian elektrik dan mekanik. Masalah bahan ini biasanya lebih penting bila merancang papan PCB kelajuan tinggi (frekuensi lebih besar daripada GHz). Contohnya, bahan FR-4 yang biasanya digunakan, kehilangan dielektrik pada frekuensi beberapa GHz akan mempunyai pengaruh besar pada penyesalan isyarat, dan mungkin tidak sesuai. Adapun elektrik, perhatikan sama ada konstan dielektrik dan kehilangan dielektrik sesuai untuk frekuensi yang direka.

2. Bagaimana untuk menghindari gangguan frekuensi tinggi?

Idea asas untuk mengelakkan gangguan frekuensi tinggi adalah untuk mengurangkan gangguan medan elektromagnetik isyarat frekuensi tinggi, yang mana disebut sambungan salib (Crosstalk). Boleh meningkatkan jarak antara isyarat kelajuan tinggi dan isyarat analog, atau tambah jejak pengawal tanah/shunt selain isyarat analog. Juga, perhatikan gangguan bunyi dari tanah digital ke tanah analog.

3. Bagaimana untuk menyelesaikan masalah integriti isyarat dalam desain kelajuan tinggi?

Integriti isyarat adalah pada dasarnya masalah persamaan impedance. Faktor yang mempengaruhi persamaan impedance termasuk struktur dan impedance output sumber isyarat, impedance karakteristik jejak, karakteristik akhir muatan, dan topologi jejak. Solusi adalah untuk mengakhiri (penghentian) dan menyesuaikan topologi kawat.

4. Bagaimana kaedah kabel perbezaan ditemui?

Ada dua titik untuk memperhatikan dalam bentangan pasangan perbezaan. Satu ialah panjang dua wayar sepatutnya sepanjang mungkin, dan yang lain ialah jarak antara dua wayar (jarak ini ditentukan oleh impedance perbezaan) mesti tetap tetap, iaitu, untuk tetap selari. Ada dua cara selari, satu adalah bahawa dua wayar berjalan di sebelah-sebelah, dan yang lain adalah bahawa dua wayar berjalan di dua lapisan bersebelahan di atas dan di bawah (atas-bawah). Secara umum, yang pertama mempunyai lebih banyak implementasi sebelah-sebelah.

5. Bagaimana untuk melaksanakan kabel perbezaan untuk garis isyarat jam dengan hanya satu terminal output?

Untuk menggunakan kawat berbeza, ia masuk akal bahawa sumber isyarat dan akhir penerima adalah isyarat berbeza. Oleh itu, mustahil menggunakan kawat berbeza untuk isyarat jam dengan hanya satu terminal output.

6. Boleh ditambah resistor yang sepadan diantara pasangan garis berbeza pada hujung penerima?

Keperlawanan yang sepadan antara pasangan garis perbezaan pada hujung penerima biasanya ditambah, dan nilainya sepatutnya sama dengan nilai impedance perbezaan. Dengan cara ini kualiti isyarat akan lebih baik.

7. Mengapa kawat pasangan perbezaan yang paling dekat dan selari?

Kaedah kabel pasangan perbezaan sepatutnya dekat dan selari. Jarak yang dipanggil sesuai adalah kerana jarak akan mempengaruhi nilai impedance perbezaan, yang merupakan parameter penting untuk merancang pasangan perbezaan. Keperluan untuk paralelisme adalah juga untuk menjaga konsistensi impedance perbezaan. Jika kedua garis tiba-tiba jauh dan dekat, pengendalian perbezaan akan tidak konsisten, yang akan mempengaruhi integriti isyarat dan lambat masa.

8. Bagaimana untuk menangani beberapa konflik teori dalam kawat sebenar

1. Pada dasarnya, ia adalah hak untuk membahagi dan mengisolasi tanah analog/digital. Perlu dicatat bahawa jejak isyarat tidak sepatutnya menyeberangi tempat terbahagi sebanyak yang mungkin, dan laluan semasa kembali bekalan kuasa dan isyarat tidak sepatutnya terlalu besar.

2. Oscilator kristal adalah sirkuit oscilasi feedback positif analog. Untuk mempunyai isyarat oscilasi yang stabil, ia mesti memenuhi spesifikasi pendapatan loop dan fasa. Spesifikasi oscilasi isyarat analog ini mudah diganggu. Walaupun jejak pengawal tanah ditambah, ia mungkin tidak dapat mengisolasi keseluruhan gangguan. . Dan jika ia terlalu jauh, bunyi di atas pesawat tanah juga akan mempengaruhi sirkuit oscilasi feedback positif. Oleh itu, jarak antara oscilator kristal dan cip mesti hampir mungkin.

3. Betul bahawa terdapat banyak konflik antara kabel kelajuan tinggi dan keperluan EMI. Tetapi prinsip asas adalah bahawa resistensi dan kapasitasi atau ferrit bead ditambah oleh EMI tidak boleh menyebabkan beberapa ciri elektrik isyarat gagal memenuhi spesifikasi. Oleh itu, lebih baik menggunakan kemampuan untuk mengatur jejak dan tumpukan PCB untuk menyelesaikan atau mengurangkan masalah EMI, seperti isyarat kelajuan tinggi yang akan ke lapisan dalaman. Akhirnya, kondensator resisten atau kaedah bead ferrit digunakan untuk mengurangi kerosakan pada isyarat.

9. Bagaimana untuk menyelesaikan kontradiksi antara kawat manual dan kawat automatik isyarat kelajuan tinggi?

Kebanyakan penghala automatik perisian kabel kuat kini telah menetapkan kewajiban untuk mengawal kaedah pembuluhan dan bilangan vias. Kemampuan enjin pembantaian dan keterangan menetapkan item bagi pelbagai syarikat EDA kadang-kadang berbeza. Contohnya, sama ada terdapat kekurangan yang cukup untuk mengawal cara pembuluhan ular, sama ada mungkin mengawal ruang jejak pasangan berbeza, dll. Ini akan mempengaruhi sama ada kaedah penghalaan laluan automatik boleh memenuhi idea desainer. Selain itu, kesukaran untuk menyesuaikan kabel secara manual juga benar-benar berkaitan dengan kemampuan enjin pembangingan. Contohnya, kemampuan mendorong jejak, kemampuan mendorong melalui, dan bahkan kemampuan mendorong jejak ke penutup tembaga dan sebagainya. Oleh itu, memilih pengemudi dengan kemampuan enjin membelakang kuat adalah penyelesaian.

Tentang kupon ujian.

Kupon ujian digunakan untuk mengukur sama ada pengendalian karakteristik papan PCB yang dihasilkan memenuhi keperluan desain dengan TDR (Time Domain Reflectometer). Secara umum, impedance untuk dikawal mempunyai dua kes: satu garis dan pasangan berbeza. Oleh itu, lebar garis dan jarak garis pada kupon ujian (apabila ada pasangan perbezaan) sepatutnya sama dengan garis yang dikawal. Yang paling penting ialah lokasi titik dasar semasa pengukuran. Untuk mengurangi induktansi pemimpin tanah, tempat pendaratan sonda TDR biasanya sangat dekat dengan ujung sonda. Oleh itu, jarak dan kaedah antara titik pengukuran isyarat dan titik tanah pada kupon ujian mesti sepadan dengan sonda yang digunakan.

11. Dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, kawasan kosong lapisan isyarat boleh ditutup tembaga, dan bagaimana patut penutup tembaga lapisan isyarat berbilang disebarkan pada tanah dan bekalan kuasa?

Secara umum, penutup tembaga di kawasan kosong kebanyakan mendarat. Hanya memperhatikan jarak antara tembaga dan garis isyarat apabila melaksanakan tembaga di sebelah garis isyarat kelajuan tinggi, kerana tembaga yang dilaksanakan akan mengurangi pengendalian karakteristik jejak sedikit. Juga berhati-hati untuk tidak mempengaruhi pengendalian karakteristik lapisan lain, misalnya dalam struktur garis garis dua.

12. Adakah ia mungkin untuk menggunakan model garis microstrip untuk menghitung impedance karakteristik garis isyarat pada pesawat kuasa? Boleh isyarat antara bekalan kuasa dan pesawat tanah dihitung menggunakan model garis garis garis?

Ya, bila menghitung impedance karakteristik, pesawat kuasa dan pesawat tanah mesti dianggap sebagai pesawat rujukan. Contohnya, papan empat lapisan: lapisan-kuasa atas lapisan-tanah lapisan-bawah lapisan. Pada masa ini, model impedance karakteristik lapisan atas adalah model garis garis microstrip dengan pesawat kuasa sebagai pesawat rujukan.

13. Boleh titik ujian secara automatik dijana oleh perisian pada papan cetak densiti tinggi dalam keadaan normal untuk memenuhi keperluan ujian produksi massa?

Secara umum, sama ada perisian secara automatik menghasilkan titik ujian untuk memenuhi keperluan ujian tergantung sama ada spesifikasi untuk menambah titik ujian memenuhi keperluan peralatan ujian. Selain itu, jika kabel terlalu padat dan spesifikasi untuk menambah titik ujian adalah ketat, mungkin tidak mungkin menambah titik ujian secara automatik ke setiap segmen baris. Sudah tentu, anda perlu mengisi secara manual tempat untuk diuji.

14. Adakah menambah titik ujian akan mempengaruhi kualiti isyarat kelajuan tinggi?

Sama ada ia akan mempengaruhi kualiti isyarat bergantung pada kaedah menambah titik ujian dan seberapa pantas isyarat. Pada dasarnya, titik ujian tambahan (tidak menggunakan pin DIP yang wujud sebagai titik ujian) boleh ditambah ke baris atau ditarik baris pendek dari baris. Yang pertama sama dengan menambahkan kondensator kecil pada garis, sementara yang kedua adalah cabang tambahan. Kedua-dua syarat ini akan mempengaruhi isyarat kelajuan tinggi lebih atau kurang, dan darjah kesan berkaitan dengan kelajuan frekuensi isyarat dan kadar pinggir isyarat. Ukuran kesan boleh diketahui melalui simulasi. Dalam prinsip, semakin kecil titik ujian, semakin baik (tentu saja, ia mesti memenuhi keperluan alat ujian) semakin pendek cabang, semakin baik.

15. Beberapa PCB membentuk sistem, bagaimana wayar tanah antara papan disambung?

Apabila isyarat atau bekalan kuasa antara setiap papan PCB disambung satu sama lain, misalnya apabila papan A mempunyai bekalan kuasa atau isyarat dihantar ke papan B, mesti terdapat jumlah semasa yang sama mengalir dari tanah kembali ke papan A (ini adalah undang-undang semasa Kirchoff). Semasa di tanah ini akan mencari tempat dengan paling sedikit impedance untuk mengalir kembali. Oleh itu, pada setiap antaramuka, sama ada ia adalah sambungan kuasa atau isyarat, bilangan pin yang diberikan kepada lapisan tanah tidak sepatutnya terlalu kecil untuk mengurangi pengendalian, yang boleh mengurangi bunyi pada lapisan tanah. Selain itu, and a juga boleh menganalisis seluruh loop semasa, terutama bahagian dengan arus besar, dan menyesuaikan sambungan lapisan tanah atau wayar tanah untuk mengawal aliran semasa (misalnya, membuat impedance rendah di suatu tempat sehingga kebanyakan aliran semasa dari sini Pergi ke suatu tempat) untuk mengurangkan kesan pada isyarat yang lain yang lebih sensitif.

16. Bolehkah anda memperkenalkan beberapa buku teknik asing dan bahan-bahan tentang rekaan PCB kelajuan tinggi?

Hari ini, litar digital kelajuan tinggi digunakan dalam medan berkaitan seperti rangkaian komunikasi dan komputer. Dalam terma rangkaian komunikasi, frekuensi kerja papan PCB telah mencapai hingga GHz, dan bilangan lapisan adalah setinggi 40 lapisan sejauh yang saya tahu. Aplikasi berkaitan komputer juga disebabkan kemajuan cip, sama ada ia adalah PC umum atau pelayan (Pelayan), frekuensi operasi tertinggi di papan telah mencapai lebih 400MHz (seperti Rambus). Sebagai balasan kepada permintaan ini untuk kabel kelajuan tinggi dan densiti tinggi, permintaan untuk vias buta/terkubur, mikrobi, dan proses pembinaan telah bertambah secara perlahan-lahan. Keperlukan desain ini tersedia untuk produksi massa oleh penghasil.

Berikut adalah beberapa buku teknik yang baik:

1. Howard W. Johnson, "High-Speed Digital Design" A Handbook of Black Magic;

2. Stephen H. Hall, "High-Speed Digital System Design";

3. Brian Yang, "Integrity Signal Digital";

4. Douglas Brook, "Issues Integrity and Printed Circuit Board Design".

17. Dua formula impedance karakteristik yang sering disebut:

a. Microstrip

Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] di mana W ialah lebar garis, T ialah tebal tembaga jejak, dan H ialah jejak ke jarak arah rujukan, Er ialah konstan dielektrik bahan PCB. Formula ini mesti dilaksanakan bila 0.1<(W/H)<2.0 dan 1<(Er)<15.

b. garis garis garis

Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} di mana H adalah jarak antara dua pesawat rujukan dan jejak ditempat di tengah dua pesawat rujukan. Formula ini mesti dilaksanakan bila W/H<0.35 dan T/H<0.25.

18. Boleh kabel tanah ditambah ke tengah garis isyarat perbezaan?

Secara umum tidak mungkin menambah wayar tanah di tengah isyarat perbezaan. Kerana titik paling penting dari prinsip aplikasi isyarat perbezaan adalah menggunakan keuntungan sambungan antara isyarat perbezaan, seperti pembatalan aliran dan kekebalan bunyi. Jika anda menambah kawat tanah di tengah, ia akan menghancurkan kesan sambungan.

19. Adakah reka papan flex-ketat memerlukan perisian dan spesifikasi reka khas? Di mana kita boleh melakukan pemprosesan papan sirkuit di China?

Anda boleh guna perisian desain PCB umum untuk merancang sirkuit cetak fleksibel (Sirkuit Cetak Fleksibel). Ia juga dihasilkan oleh penghasil FPC dalam format Gerber. Oleh kerana proses penghasilan berbeza dari proses PCB umum, pelbagai penghasil akan mempunyai had pada lebar baris minimum, ruang baris minimum, dan vias minimum berdasarkan kemampuan penghasilan mereka. Selain itu, ia boleh dikuasai dengan meletakkan beberapa kulit tembaga di titik pusingan papan sirkuit fleksibel. Adapun pembuat, anda boleh mencarinya di Internet "FPC" sebagai pertanyaan kata kunci.

20. Apa prinsip untuk memilih titik dasar yang betul antara PCB dan kes?

Prinsip pemilihan titik dasar PCB dan shell adalah menggunakan tanah chassis untuk menyediakan laluan penghalang rendah untuk semasa mengembalikan dan mengawal laluan semasa mengembalikan. Contohnya, biasanya dekat dengan peranti frekuensi tinggi atau generator jam, skru tetap boleh digunakan untuk menyambung lapisan tanah PCB ke tanah chassis untuk mengurangi kawasan seluruh gelung semasa dan mengurangi radiasi elektromagnetik.