Новости PCB - Политика проводки PCB

Раскладка является одним из самых основных рабочих навыков инженеров - проектировщиков PCB. Качество проводки напрямую влияет на производительность всей системы. Большинство теорий высокоскоростного дизайна должны быть окончательно реализованы и проверены Layout. Из этого следует, что проводка очень важна в высокоскоростном дизайне PCB. Ниже будет проанализирована рациональность некоторых ситуаций, которые могут возникнуть при фактической проводке, и приведены некоторые более оптимизированные стратегии проводки. Описание в основном из трех аспектов: прямоугольная проводка, дифференциальная распределительная линия и змеевидная проводка.

Прямоугольная проводка, как правило, является той ситуацией, которую необходимо избегать при прокладке плат PCB, и она почти стала одним из критериев для измерения качества проводки. Насколько прямоугольная проводка влияет на передачу сигнала? В принципе, прямоугольная проводка изменяет ширину линии передачи, что приводит к разрыву сопротивления. На самом деле, не только прямоугольная проводка, угловая и остроугольная проводка также могут вызвать изменения сопротивления. Влияние прямоугольной проводки на сигнал в основном отражается в трех аспектах: во - первых, угол поворота может быть эквивалентен емкостной нагрузке линии передачи, замедляя время подъема; Другой - разрыв сопротивления вызывает отражение сигнала; Третий - это прямоугольный наконечник, который генерирует EMI. Паразитическая емкость, возникающая под прямым углом линии передачи, может быть рассчитана с помощью следующих эмпирических формул: C = 61W (Er) 1 / 2 / Z0 В вышеуказанной формуле C является эквивалентной емкостью угла (единица: pF), W - шириной линии следа (единица: дюйм), Z0 является характерным сопротивлением линии передачи. Например, для линии передачи 4Mils 50 Ом (остров 4.3) емкость, получаемая под прямым углом, составляет около 00101pF, а затем можно оценить вызванное этим изменение времени подъема: T10 - 90% = 2,2 * C * Z0 / 2 = 2,2 * 00101 * 50 / 2 = 0556psi. Расчеты показывают, что конденсаторный эффект, вызванный прямоугольной траекторией, минимален. По мере того, как ширина прямой линии увеличивается, сопротивление уменьшается, поэтому появляется определенное отражение сигнала. Мы можем рассчитать эквивалентное сопротивление после увеличения ширины линии на основе формулы расчета сопротивления, упомянутой в главе о линии передачи, а затем рассчитать коэффициент отражения на основе эмпирической формулы: = (Zs - Z0) / (Zs + Z0). Как правило, сопротивление, вызванное прямоугольной проводкой, изменяется от 7% до 20%, поэтому максимальный коэффициент отражения составляет около 0,1. Кроме того, как видно из рисунка ниже, сопротивление линии передачи изменяется до минимального значения в длине линии W / 2, а затем возвращается к нормальному сопротивлению после времени W / 2. Общее время изменения сопротивления очень короткое, обычно в пределах 10 с. Внутри это быстрое и незначительное изменение почти незначительно для общей передачи сигнала. Многие люди так понимают прямоугольную проводку. Они считают, что наконечник легко излучает или получает электромагнитные волны и генерирует EMI. Это стало одной из причин, по которой многие считают, что прямоугольная проводка не может быть проведена. Тем не менее, многие фактические результаты испытаний показывают, что прямоугольная линия следа не создает очевидного EMI, чем прямая линия. Возможно, текущая производительность прибора и уровень тестирования ограничивают точность теста, но, по крайней мере, иллюстрируют одну проблему. Радиация прямоугольной проводки уже меньше, чем погрешность измерения самого прибора. В целом, прямоугольная проводка не так страшна, как кажется. По крайней мере, в приложениях с частотой ниже ГГц любые эффекты, такие как емкость, отражение, EMI и т. Д., трудно отразить в тестах TDR. Высокоскоростные инженеры по проектированию PCB по - прежнему должны сосредоточиться на компоновке, проектировании питания / заземления и проектировании проводки. Переломы и другие аспекты. Конечно, хотя влияние прямоугольной проводки не очень серьезное, это не означает, что мы сможем использовать прямоугольную проводку в будущем. Акцент на деталях является основным качеством, которым должен обладать каждый хороший инженер. Кроме того, с быстрым развитием цифровых схем, частота обработки сигналов инженерами PCB будет постоянно увеличиваться. В области радиочастотного проектирования выше 10 ГГц эти маленькие прямые углы могут быть в центре внимания проблем высокой скорости.

Дифференциальные сигналы (Differential signal) все более широко используются в высокоскоростном проектировании PCB. Наиболее важные сигналы в цепи обычно предназначены для дифференциальной структуры. Что делает его таким популярным? Как обеспечить хорошую производительность при проектировании PCB? С этими двумя вопросами мы переходим к следующей части обсуждения. Что такое дифференциальный сигнал? По словам непрофессионала, приводной конец посылает два равных и противоположных сигнала, а принимающий конец определяет логическое состояние « 0» или « 1», сравнивая разницу между двумя напряжениями. Пара маршрутов, несущих дифференциальный сигнал, называется дифференциальной линией. По сравнению с обычной траекторией сигнала на одном конце дифференциальный сигнал имеет наиболее очевидные преимущества в трех аспектах: a. Антиинтерференционная способность сильна, потому что связь между двумя дифференциальными путями очень хороша. Когда возникают шумовые помехи извне, они почти одновременно соединяются на двух линиях, и принимающий конец заботится только о различиях между двумя сигналами. Таким образом, внешний конформный шум может быть полностью устранен. b. может эффективно подавлять EMI. По той же причине электромагнитные поля, излучаемые двумя сигналами, могут нейтрализовать друг друга из - за противоположной полярности. Чем теснее связь, тем меньше электромагнитной энергии выделяется во внешний мир. c. точное позиционирование времени. Поскольку изменение переключателя дифференциального сигнала находится на пересечении двух сигналов и, в отличие от обычного одностороннего сигнала, зависит от высокого порогового напряжения и низкого порогового напряжения, оно в меньшей степени зависит от процесса и температуры, что может уменьшить погрешность в временных рядах. Но он также более подходит для сигнальных схем низкой амплитуды. Нынешняя популярность LVDS (низковольтный дифференциальный сигнал) относится к этой технологии с небольшим дифференциальным сигналом. Инженеры PCB больше всего заинтересованы в том, чтобы эти преимущества дифференциальных линий распределения были в полной мере использованы в реальной проводке. Возможно, те, кто контактировал с Лайотом, поймут общее требование дифференциальной линии распределения, то есть « равномерно длинное равноудаленность». Равная длина предназначена для обеспечения того, чтобы два дифференциальных сигнала всегда сохраняли противоположную полярность и уменьшали комодульную составляющую; Равное расстояние в основном предназначено для обеспечения того, чтобы дифференциальное сопротивление обоих было одинаковым и уменьшало отражение. « Максимальное приближение» иногда является одним из требований дифференциального соединения. Но все эти правила не предназначены для механических применений, и многие инженеры, похоже, до сих пор не понимают сущности высокоскоростной дифференциальной передачи сигналов. Ниже приведены некоторые общие недоразумения при проектировании дифференциальных сигналов PCB. Миф № 1: Считается, что дифференциальные сигналы не требуют плоскости земли в качестве пути возвращения или что дифференциальные маршруты обеспечивают путь возвращения друг другу. Причиной этого недоразумения является то, что они запутались в поверхностных явлениях или что механизм высокоскоростной передачи сигналов недостаточно глубок. Из структуры приемного конца на рисунке 1 - 8 - 15 видно, что эмиттеры транзисторов Q3 и Q4 имеют равный ток и, наоборот, их ток на земле компенсирует друг друга (I1 = 0), поэтому дифференциальные схемы имеют похожие отскоки, а источник питания и другие шумовые сигналы, которые могут существовать на плоскости заземления, нечувствительны. Устранение частичного возврата плоскости Земли не означает, что дифференциальные схемы не используют опорную плоскость в качестве пути возврата сигнала. На самом деле, в анализе возврата сигнала механизм дифференциального следа и обычного одностороннего следа одинаков, то есть высокочастотный сигнал всегда возвращается вдоль кольца с наименьшей индуктивностью. Самое большое различие заключается в том, что в дополнение к связи с землей дифференциальные линии также имеют взаимную связь. Какая связь сильна, а какая становится главной наградой. Маршрут течения, рисунок 1 - 8 - 16 представляет собой схему распределения геомагнитного поля однополюсных и дифференциальных сигналов. При проектировании схем PCB связь между линиями дифференциального следа, как правило, невелика и обычно составляет от 10% до 20% степени связи, что в большей степени связано с землей, поэтому основной путь возврата дифференциальной траектории все еще существует на плоскости заземления. При разрыве плоскости заземления связь между линиями дифференциального следа обеспечивает основной путь возврата в области без опорной плоскости, как показано на рисунке 1 - 8 - 17. Хотя разрыв опорной плоскости не так сильно влияет на дифференциальную линию, как обычная односторонняя линия, он все равно снижает качество дифференциального сигнала и увеличивает EMI, чего следует избегать, насколько это возможно. Некоторые дизайнеры считают, что опорную плоскость под дифференциальной линией можно удалить, чтобы подавить некоторые конформные сигналы в дифференциальной передаче. Однако такой подход теоретически нежелателен. Как контролировать сопротивление? Неспособность обеспечить контур сопротивления заземления для конформного сигнала неизбежно вызовет излучение EMI. Этот метод приносит больше вреда, чем пользы. Миф № 2: Люди думают, что поддержание равного расстояния важнее, чем согласование длины линии. В реальной компоновке PCB часто невозможно одновременно удовлетворить требования дифференциального дизайна. Из - за распределения выводов, перфорации и наличия пространства проводки цель согласования длины линии должна быть достигнута с помощью соответствующей обмотки, но результат должен быть таким, что некоторые области дифференциальной пары не могут быть параллельными. Что нам теперь делать? Какой выбор? Прежде чем делать выводы, давайте рассмотрим следующие результаты моделирования. Из приведенных выше результатов моделирования видно, что форма волны o

Змеиный провод - это метод проводки, часто используемый в макете. Основная цель заключается в том, чтобы скорректировать задержку для удовлетворения требований, предъявляемых к системному дизайну временных рядов. Дизайнер должен сначала понять, что змеевидная линия может нарушить качество сигнала, изменить задержку передачи и попытаться избежать ее использования при проводке. Однако в реальной конструкции для обеспечения достаточного времени удержания сигнала или для уменьшения временного смещения между одним и тем же набором сигналов часто требуется преднамеренное наматывание проводов. Какое влияние на передачу сигнала оказывает змеиная линия? На что следует обратить внимание при подключении? Двумя наиболее важными параметрами являются длина параллельной связи (Lp) и расстояние связи (S), как показано на рисунках 1 - 8 - 21. Очевидно, что, когда сигнал загружается и передается по змеевидной траектории, параллельные сегменты будут связаны в дифференциальном режиме. Чем меньше S, тем больше LP, тем больше степень связи. Это может привести к уменьшению задержки передачи и значительному снижению качества сигнала из - за последовательных помех. Этот механизм может основываться на анализе синмодальных и дифференциальных помех, приведенном в главе III. Ниже приводятся некоторые рекомендации инженеров по компоновке при работе со змеевидными линиями: 1. Максимально увеличивайте расстояние между параллельными сегментами (S), по крайней мере, больше 3H, H относится к расстоянию от линии сигнала до опорной плоскости. По словам непрофессионала, это значит обойти большой изгиб. Пока S достаточно велик, эффект взаимосвязи можно почти полностью избежать. Уменьшите длину связи Lp, и когда двойная задержка LP приближается или превышает время подъема сигнала, создаваемые последовательные помехи достигают насыщения. Змеиная линия полосы или встроенной микрополосной линии вызывает задержку передачи сигнала меньше, чем микрополосная линия. Теоретически полосовая линия не влияет на скорость передачи из - за последовательных помех дифференциального модуля. Для высокоскоростных сигнальных линий и линий, требующих строгого времени, старайтесь не использовать змеевидные линии, особенно в небольших масштабах. Вы можете часто использовать змеевидные траектории под любым углом, такие как структура C на рисунке 1 - 8 - 20, которая может эффективно уменьшить взаимосвязь. В высокоскоростной конструкции PCB змеевидная линия не имеет так называемой фильтрующей или помехоустойчивой способности и может только снизить качество сигнала, поэтому она используется только для синхронизации и не имеет другого использования. Иногда можно рассмотреть спиральную проводку для обмотки. Результаты моделирования показывают, что его маршрутизация лучше, чем обычная змеиная маршрутизация.