Дизайн PCB - Что такое дизайн высокоскоростной PCB

(1) Determination of high-speed signals

The delay per unit inch on the печатная плата is 0.167ns. However, если много дырок, вывод многих устройств, and many constraints set on the network cable, задержка увеличится. Generally, время нарастания сигнала в быстроходных логических приборах около 0.2ns. чип из арсенида галлия, максимальная длина монтажа 7.62mm.

время нарастания сигнала TRT, задержка распространения сигнала Tpd. If Tr≥4Tpd, сигнал падает в безопасное место. If 2Tpd≥Tr≥4Tpd, сигнал падает в область неопределенности. If Tr≤2Tpd, сигнал падает в проблемную область. For signals falling in uncertain areas and problem areas, следует использовать метод высокоскоростной проводки.

2) эффект линии передачи

Based on the above-defined transmission line model, словом, the transmission line will bring the following effects to the entire circuit design.

отраженный сигнал

В случае неправильного завершения дорожки записи (согласования с терминалом) импульс сигнала с привода будет отражаться в конце приёма, что приведет к неожиданным последствиям и искажению контура сигнала. когда искажения очень серьезные, они могут вызвать ошибки и привести к ошибкам в проектировании. В то же время повышенная чувствительность искаженных сигналов к шуму может привести к сбоям в проектировании. если эта ситуация не будет в полной мере рассмотрена, то EMI значительно увеличится, что не только скажется на результатах ее собственного проектирования, но и приведет к сбоям в работе всей системы. главная причина отраженных сигналов: слишком длинный канал регистрации; линия передачи, не проходящая через согласование, чрезмерную емкость или индуктивность, а также конец рассогласования импедансов.

2.2 задержка и ошибка времени

задержка сигнала и ошибка таймера проявляются в том, что сигнал не прыгает в течение некоторого времени, когда он изменяется между высоким порогом логического уровня и низким порогом. чрезмерная задержка сигнала может привести к ошибкам в таймере и сбоям в работе оборудования. при наличии нескольких приемников обычно возникают проблемы. The circuit designer must determine the worst-case time delay to ensure the correctness of the design. причина задержки сигнала: перегрузка пилота, and the wiring is too long.

2.3 Multiple times of crossing the logic level threshold error

в процессе преобразования сигнал может многократно превышать порог логического уровня, что приводит к таким ошибкам. Ошибка при многократном переходе к пороговому значению логического уровня является особой формой колебаний сигнала, т.е. колебание сигнала происходит вблизи порога логического уровня, и многократное превышение порога логического уровня приводит к нарушению логической функции. причина отраженных сигналов: длинная дорожка записи, бесконечная линия передачи, чрезмерно большая емкость или индуктивность и несоответствия импедансов.

2.4 превышение и недоход

ультрагармоническая модуляция имеет две причины: траектория слишком длинная или слишком быстрая для изменения сигнала. Несмотря на то, что большинство приёмников элементов защищены входной диодом, Иногда эти уровни сверхмодуляции значительно превысят пределы напряжения агрегата и повредят сборку.

3) методы избежания эффекта линии передачи

In view of the influences introduced by the above transmission line problems, Давайте обсудим пути контроля за этими последствиями в следующих областях:.

3.1 строгое регулирование длины критического сетевого кабеля

If there is a high-speed transition edge in the design, Вопрос о влиянии линий электропередач на линии электропередачи печатная плата must be considered. В настоящее время такие проблемы возникают в связи с широко используемыми чипами на быстрых интегральных схемах с очень высокими тактовыми частотами. There are some basic principles to solve this problem: if CMOS or TTL circuits are used for design, рабочая частота менее 10 МГц, and the wiring length should not be greater than 7 inches. длина соединения не должна превышать 1.5 inches at 50MHz. если рабочая частота достигает или превышает 75 МГц, the wiring length should be 1 inch. максимальная длина монтажа на кристалле из арсенида галлия должна составлять 0.3 дюйма. Если превышает этот стандарт, there will be transmission line problems.

3.2 рациональное планирование топологии линий

другой способ решения эффекта линии передачи - Выбор правильного пути прокладки и топологии зажимов. топологическая структура проводов означает последовательность проводки и проводки кабеля сети. When using high-speed logic devices, если только длина ветви слежения не будет короче, сигнал быстрого изменения края будет искажен ветвью канала на магистральном канале сигнала. в нормальных условиях, печатная плата routing uses two basic topologies, маршрутизация и распределение типа звезды.

для проводки цепей хризантемы, проводка начинается с конца привода и поступает последовательно в каждый приёмный конец. Если для изменения характеристик сигнала используется последовательное сопротивление, то расположение последовательно включённого сопротивления должно быть близко к приводу. лучший эффект от проводки хризантема в плане управления высокочастотными гармоническими помехами проводов. Однако этот вид электропроводки имеет самый низкий уровень распределения и не может быть легко распределен на 100%. в самом деле, мы должны сделать цепочку из хризантемы в длину ветвей как можно короче. безопасное значение длины должно быть следующим: задержка корня < = TRT * 0,1.

звездная топология позволяет эффективно избегать асинхронных проблем с синхронным сигналом, однако ручная проводка на высокой плотности печатная плата - пластине очень трудна. использование автомаршрутизатора - лучший способ завершить звездную проводку. в каждой ветке нужен концевой резистор. оконечное сопротивление должно соответствовать сопротивлению свойств соединения. Это может быть произведено вручную или с помощью инструмента CAD для расчета значений сопротивлений характеристик и зажимов, которые согласуются с сопротивлением.

последовательный зажим согласования сопротивлений не вызовет дополнительных потерь мощности, но снижает скорость передачи сигнала. Этот метод применяется к шинным драйверам, которые не оказывают большого влияния на задержку. преимущества каскадного сопротивления, согласующегося с зажимом, заключаются в том, что он позволяет уменьшить количество перевозимого оборудования и плотность проводов.

последний способ - отделить терминал от терминала. Таким образом, согласующие компоненты должны быть размещены в конце приема. преимущество в том, что он не снижает сигнал и может хорошо избегать шума. обычно используется для ввода TTL (ACT, HCT, FAST).

Кроме того, необходимо рассмотреть вопрос о том, чтобы терминал соответствовал типу упаковки резистора и типу монтажа. как правило, резистор, прикрепленный к поверхности SMD, менее индуктивно, чем пропускающий элемент, поэтому предпочтительным является элемент SMD. если вы выбираете обычный вертикальный резистор, то есть два параметра установки: вертикальный и горизонтальный.

в вертикальном режиме установки, one mounting pin of the resistor is very short, Это может снизить тепловое сопротивление между резистором и платы, so that the heat of the resistor can be more easily dissipated into the air. но более длительный вертикальный монтаж увеличит резистор. из - за низкой установки горизонтальный монтаж имеет низкий индуктивность. However, дрейф теплового сопротивления. In the worst case, сопротивление станет разомкнутым, causing the сопровождение печатная плата termination matching failure and becoming a potential failure factor.

3.3 Methods to suppress electromagnetic interference

A good solution to the signal integrity problem will improve the electromagnetic compatibility (EMC) of the панель печатная плата. One of the very important is to ensure that the печатная плата доска has a good grounding. It is very effective to use a signal layer with a ground layer for complex designs. Кроме того, minimizing the signal density of the outermost layer of the circuit board is also a good way to reduce electromagnetic radiation. Этот метод может быть реализован путем "конструирования" конструкции и изготовления с использованием технологии "поверхностного слоя" печатная плата. для достижения поверхностного слоя путем добавления тонких изолирующих слоев и микроотверстий, микропористость используется для проникновения этих слоев в обычную технологию печатная плата. сопротивление и емкость могут быть захоронены под поверхностью, плотность индикатора на единицу площади увеличится почти вдвое. Reduce the size of the печатная плата. уменьшение печатная плата area has a huge impact on the topology of the trace, Это означает уменьшение токового контура, сокращение длины разветвленного сопровождения, and the electromagnetic radiation is approximately proportional to the area of the current loop; at the same time, малоразмерная характеристика означает, что можно использовать высокоплотную плотность свинцовых пят для герметизации оборудования, which in turn reduces the length of the wire, Таким образом, уменьшать токовый контур и улучшать электромагнитную совместимость.

словом, the above is the design of high-speed circuit boards.