Дизайн PCB - Руководство по проектированию гибридных сигнальных плат PCB

Для современных конструкций плат концепция гибридного сигнала PCB относительно расплывчата, потому что даже в чисто « цифровом» устройстве все еще существуют аналоговые схемы и аналоговые эффекты. Поэтому на ранних этапах проектирования для надежного достижения строгого распределения временных рядов необходимо моделировать эффект моделирования.

Еще одна трудность современной гибридной сигнальной конструкции PCB заключается в растущем числе различных цифровых логических устройств, таких как GTL, LVTTL, LVCMOS и LVDS. Логические пороги и колебания напряжения для каждой логической схемы различны, но эти различные логические пороги имеют схемы с колебаниями напряжения, которые должны быть спроектированы вместе на PCB. Здесь, благодаря углубленному анализу компоновки и конструкции проводки PCB с высокой плотностью, высокой производительностью и гибридным сигналом, вы можете овладеть успешными стратегиями и технологиями.

фундамент для монтажа гибридных сигнальных цепей

Когда цифровые и аналоговые схемы разделяют одни и те же компоненты на одной и той же пластине, макет схемы и проводка должны быть упорядоченными. Матрица, показанная на рисунке 1, помогает в проектировании и планировании гибридных сигналов PCB. Только раскрывая характеристики цифровых и аналоговых схем, можно достичь желаемых целей проектирования PCB в реальной компоновке и проводке.

При проектировании гибридного сигнала PCB существуют особые требования к электропроводке, а аналоговый шум и шум цифровой схемы должны быть изолированы друг от друга, чтобы избежать шумовой связи. Поэтому сложность компоновки и проводки возрастает. Особые требования к линиям электропередач и требования к изоляции шумовой связи между аналоговыми и цифровыми схемами еще больше усложняют компоновку и проводку гибридных сигналов PCB.

Компоновка и проводка современных гибридных сигналов PCB

Ниже приводится описание компоновки и технологии проводки гибридных сигналов PCB с помощью интерфейсной карты OC48. OC48 представляет собой стандарт световой несущей 48, который в основном обеспечивает последовательную оптическую связь на 2,5 Гб. Это один из стандартов широкополосной оптической связи в современном коммуникационном оборудовании. Интерфейсная карта OC48 содержит несколько типичных проблем с компоновкой PCB и проводкой гибридного сигнала. Процесс компоновки и проводки определит порядок и шаги решения компоновки PCB гибридного сигнала.

Карта OC48 содержит оптический приемопередатчик для двустороннего преобразования световых сигналов и аналоговых электрических сигналов. Процессор аналогового ввода или вывода цифровых сигналов, который DSP преобразует эти аналоговые сигналы в цифровой логический уровень, может быть подключен к микропроцессорам, программируемым решеткам дверей, DSP и интерфейсным схемам микропроцессорных систем на карте OC48. Он также включает в себя независимое запирающее кольцо, фильтр мощности и локальный источник опорного напряжения.

Среди них микропроцессор является устройством с несколькими источниками питания, основным источником питания является 2В, а источником питания сигнала 3,3В I / O совместно пользуются другие цифровые устройства на панели. Отдельные источники цифровых часов предоставляют часы для OC48 I / O, микропроцессоров и систем I / O.

Расположение панелей OC48

Высокоскоростные аналоговые сигналы между оптическим приемопередатчиком и DSP очень чувствительны к внешнему шуму. Аналогичным образом, все специальные схемы питания и опорного напряжения также приводят к большому количеству связей между аналоговыми картами и цифровыми схемами передачи мощности. Иногда из - за ограничений формы коробки приходится проектировать пластины высокой плотности. Из - за более высокого положения внешней карты доступа оптического кабеля и относительно высоких размеров компонентов оптического приемопередатчика положение приемопередатчика в карте в значительной степени фиксировано. Позиция и распределение сигналов разъема I / O системы также фиксированы. Это базовая работа, которую необходимо выполнить до начала раскладки.

Как и большинство успешных схем моделирования и проводки с высокой плотностью, макет должен соответствовать требованиям проводки, а требования к макету и проводке должны быть сбалансированы. Для аналоговой части гибридного сигнала PCB и локального ядра CPU с рабочим напряжением 2В не рекомендуется использовать метод « раскладки перед проводкой». Для карт OC48 сначала должна быть проведена интерактивная проводка аналоговой схемы DSP, включающая аналоговое опорное напряжение и конденсатор шунтирования аналогового источника питания. После завершения проводки весь DSP с аналоговыми компонентами и проводкой должен быть размещен достаточно близко к оптическому приемопередатчику, чтобы полностью обеспечить минимальную длину, изгиб и перфорацию проводки от высокоскоростного аналогового дифференциального сигнала до DSP. Симметричность дифференциальной компоновки и проводки уменьшит влияние конформного шума. Однако трудно предсказать оптимальный вариант макета до проводки.

Для руководства по проектированию макета PCB проконсультируйтесь с дистрибьютором чипов. Прежде чем проектировать в соответствии с руководящими принципами, необходимо полностью общаться с инженерами - приложениями дистрибьюторов. Многие дистрибьюторы чипов имеют строгие временные ограничения на предоставление высококачественных рекомендаций по макету. Иногда решения, которые они предлагают, являются жизнеспособными для « клиентов первого уровня», которые используют устройство. В области проектирования целостности сигнала (SI) конструкция целостности сигнала нового устройства особенно важна. В соответствии с основными инструкциями дистрибьютора и в сочетании с конкретными требованиями к каждому источнику питания и заземлению в упаковке, вы можете начать компоновку и проводку карт OC48 с интегрированным DSP и микропроцессором.

После определения местоположения и проводки высокочастотной аналоговой части оставшиеся цифровые схемы могут быть размещены в соответствии с методом группировки, указанным в блок - схеме. Обратите внимание на тщательную конструкцию следующих схем: положение схемы фильтра мощности PLL в ЦП с высокой чувствительностью к аналоговым сигналам; Локальный регулятор напряжения ядра ЦП; Схема опорного напряжения для "цифровых" микропроцессоров.

На этом этапе электрическое и производственное руководство для цифровой проводки может быть надлежащим образом использовано при проектировании. Вышеупомянутая конструкция целостности сигнала высокоскоростной цифровой шины и часового сигнала раскрывает некоторые специальные топологические требования к проводке, которые соответствуют задержкам между шиной процессора, балансировкой Ts и некоторыми часовыми сигнальными проводами. Но вы, вероятно, не знаете, и некоторые люди также предложили обновление, чтобы увеличить количество концевых резисторов.

В процессе решения проблемы вполне естественно внести некоторые коррективы на этапе компоновки. Однако очень важным шагом перед началом проводки является проверка временных рядов цифровых компонентов в соответствии с планом компоновки. На этом этапе полный обзор компоновки DFM / DFT поможет убедиться, что планка соответствует потребностям клиента.

Цифровой кабель OC48

Для цифровой части линии электропитания и гибридного сигнала DSP цифрового устройства цифровая проводка должна начинаться в режиме выхода SMD. Используйте самые короткие и широкие линии печати, разрешенные процессом сборки. Для высокочастотных устройств печатные линии питания эквивалентны малой индуктивности, что ухудшит шум питания и приведет к нежелательной связи между аналоговыми и цифровыми схемами. Чем длиннее траектория мощности, тем больше индуктивность.

Использование цифровых шунтирующих конденсаторов позволяет получить оптимальную компоновку и схему проводки. Короче говоря, точное расположение шунтирующих конденсаторов по мере необходимости делает их легко устанавливаемыми и распределенными вокруг цифровых и гибридных сигнальных компонентов. Проводка шунтирующих конденсаторов осуществляется с использованием того же метода « кратчайшей и широкой траектории».

Резюме

После завершения компоновки панели OC48 требуется проверка целостности сигнала и моделирование временных рядов. Имитация доказала, что руководство проводкой соответствует ожидаемым требованиям и улучшает показатели временных рядов двухуровневой шины. Наконец, проведите проверку правил проектирования, окончательный обзор производства, оптические маски и обзоры и выдайте их производителям монтажных плат PCB, а затем официально закончите задачу компоновки плат.