Дизайн PCB - Как сконструировать гибридный PCB?

Работа аналоговой схемы платы PCB зависит от непрерывного изменения тока и напряжения. Работа цифровой схемы зависит от обнаружения высокого или низкого уровня в приемнике на основе предопределенного уровня напряжения или порога, что эквивалентно определению « истинного» или « ложного» логического состояния. Между высоким и низким уровнями цифровой схемы существует « серая» область, и когда цифровой сигнал достаточно быстро прыгает с низкого уровня на высокий уровень (состояние), цифровая схема иногда демонстрирует аналоговые эффекты, такие как перенапряжение и круговое отражение. Концепция гибридных сигнальных PCB - плат расплывчата для современных конструкций плат, поскольку аналоговые схемы и аналоговые эффекты существуют даже в чисто « цифровых » устройствах. Поэтому в начале проектирования для надежного достижения строгого распределения временных рядов необходимо моделировать эффект моделирования. На самом деле, помимо надежности коммуникационных продуктов, которые должны работать без сбоев в течение нескольких лет, симуляционные эффекты особенно необходимы в недорогих / высокопроизводительных потребительских товарах массового производства.

Еще одна трудность при проектировании современных плат PCB для гибридных сигналов заключается в увеличении числа устройств с различными цифровыми логиками, такими как GTL, LVTTL, LVCMOS и LVDS. Логические пороги и колебания напряжения в каждой логической схеме различны. Однако эти различные логические пороги и колебания напряжения должны быть спроектированы вместе на платы PCB. Здесь, благодаря углубленному анализу компоновки и конструкции проводки высокоплотной, высокопроизводительной, гибридной сигнальной платы PCB, вы можете овладеть успешными стратегиями и технологиями.

фундамент для включения 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.

При проектировании платы PCB гибридного сигнала существуют особые требования к проводке питания и разделению аналогового шума и шума цифровой схемы, чтобы избежать шумовой связи, что увеличивает сложность компоновки и проводки. Особые требования к линиям передачи питания и требования к изоляции шумовой связи между аналоговыми и цифровыми схемами усложняют компоновку и проводку платы PCB гибридного сигнала.

Если источник питания аналогового усилителя в преобразователе A / D подключен к цифровому источнику питания преобразователя A / D, существует большая вероятность взаимодействия между аналоговой и цифровой частями схемы. Из - за расположения разъема ввода / вывода схема компоновки может быть смешана с проводкой цифровых и аналоговых цепей.

Прежде чем приступить к компоновке и проводке, инженеры должны понять основные недостатки схемы компоновки и проводки. Даже при неправильном суждении большинство инженеров склонны использовать информацию о макете и проводке для выявления потенциальных электрических эффектов.

Компоновка и проводка современных плат PCB со смешанными сигналами

Ниже представлена компоновка и технология проводки платы PCB гибридного сигнала с помощью интерфейсной карты OC48. OC48 представляет собой стандарт световой несущей 48, который в основном обеспечивает последовательную оптическую связь на 2,5 ГБ выше. Это один из стандартов высокопроизводительной оптической связи в современном коммуникационном оборудовании. Интерфейсная карта OC48 содержит несколько типичных проблем с компоновкой и проводкой платы PCB смешанного сигнала. Процесс компоновки и проводки укажет последовательность и шаги решения схемы компоновки платы PCB с гибридным сигналом.

Карта OC48 содержит приемопередатчик для двустороннего преобразования световых и аналоговых сигналов. Процессор цифрового сигнала аналогового ввода или вывода сигнала, преобразованный DSP в цифровой логический уровень, подключенный к микропроцессору, программируемой решетке дверей и системному интерфейсу DSP и микропроцессора 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. Отдельный источник цифровых часов предоставляет часы для OC48I / O, микропроцессоров и систем I / O.

После проверки компоновки и требований к проводке различных функциональных блоков первоначально рекомендуется использовать 12 - слойную пластину, как показано на рисунке 3. Конфигурация микрополос и полос может безопасно уменьшить связь между соседними слоями и улучшить управление сопротивлением. Заземление между уровнями 1 и 2 изолирует проводку чувствительного аналогового эталонного источника, ядра процессора и источника питания PLL - фильтра от микропроцессоров и DSP - устройств на уровне 1. Электрический и соединительный слои всегда появляются в паре, так же, как они разделяют уровень питания 3,3 В на картах OC48. Это уменьшит сопротивление между источником питания и землей, тем самым уменьшив шум на сигнале питания.

Чтобы цифровые часовые линии и высокочастотные аналоговые сигнальные линии не приближались к энергетическому слою, в противном случае шум сигнала питания будет связан с чувствительным аналоговым сигналом.

Для того чтобы соответствовать требованиям цифровой сигнальной проводки, следует тщательно рассмотреть вопрос об использовании источников питания и отверстий в аналоговом заземлении, особенно на входных и выходных концах гибридного сигнального оборудования. Проникновение через отверстие в соседнем сигнальном слое может привести к разрыву сопротивления и плохому контуру линии передачи. Все это приводит к проблемам с качеством сигнала, временем и EMI.

Иногда добавление нескольких заземленных слоев под устройство или использование нескольких периферийных слоев в качестве локального источника питания или заземления может удалить отверстие и избежать этих проблем. На картах OC48 используется несколько заземлений. Поддержание симметричного укладки открытых и проводных слоев позволяет избежать закупорки и упростить производственный процесс. Поскольку 1 унция покрытой медью пластины может выдерживать высокие токи, в энергетическом слое 3,3 В и соответствующем заземлении используется 1 унция покрытой медной фольги, а в других слоях используется 0,5 унции покрытой медью пластины, что уменьшает колебания напряжения, вызванные переходным высоким током или пиковым временем.

При проектировании сложных систем, начиная с нижнего слоя, для поддержки проводки и заземленного изоляционного слоя должны использоваться карты толщиной 0093 и 0100 дюймов. Толщина карты также должна быть скорректирована в соответствии с характеристиками проводки прокладочного диска и отверстия, чтобы отношение отверстия к толщине готовой карты не превышало соотношения ширины металлизированного отверстия, предоставленного изготовителем.

Если вы хотите спроектировать недорогой, высокорентабельный коммерческий продукт с наименьшим количеством слоев проводки, перед компоновкой или проводкой внимательно рассмотрите детали проводки всех специальных источников питания на монтажной плате PCB с гибридным сигналом. Прежде чем начать компоновку и проводку, пусть целевой производитель рассмотрит первоначальный план стратификации. В основном, стратификация основана на толщине готовой продукции, количестве слоев, весе меди, сопротивлении (с допуском) и минимальном размере сварных дисков и отверстий, производитель должен представить письменное предложение по стратификации.

Рекомендации включают управление всеми конфигурациями полос сопротивления и микрополос. Подумайте об объединении ваших прогнозов сопротивления с прогнозами производителей плат PCB. Затем эти прогнозы сопротивления могут быть использованы для проверки характеристик проводки сигнала в инструментах моделирования, используемых для разработки правил проводки CAD.