PCB Блог - техника монтажа повысила целостность встроенной печатных плат

1.Введение

печатных плат  являются основной поддержкой схемных компонентов и устройств в электронных продуктах, качество конструкции часто заметно на надежности и совместимости встроенных систем. Раньше, в некоторых низкоскоростных схемах, тактовая частота вообще составляла всего около 10 МГц. Основной задачей является проектирование корпуса или упаковки в том, чтобы установить все линии связи на двухслойной доске и собрать их без нарушения герметичности. электрические характеристики межсоединений не важны, так как они не характерны для системы производства. В этом смысле проходимость и пропускная способность межсоединений в платах с малой скоростью сигнала. Однако при развитии встроенной системы используемые схемы в основном представляют собой высокочастотные схемы. увеличение частоты часов, передний фронт сигнала также укорачивается, и емкость печатных схем и индуктивное сопротивление сигнала значительно превысят сопротивление самой печатной схемы, что серьезно влияет на целостность сигнала. Для встроенных систем эффект полноты сигнала имеет важное значение, когда частота часов превышает 100 МГц или повышается ниже 1 НС. Эта статья начинается с фактических электрических характеристик сигнальных линий в высокоскоростных цифровых схемах, моделируя типовые характеристики, выявление основных причин, влияющих на Целостность сигналов, и решение, и дает проблемы, на которые следует обратить внимание при разводке и методах. и навыки для подражания.

2. целостность сигнала
Как правило, следует учитывать, что структура сигнала должна контролироваться в пределах границ, временная диаграмма потока сигнала может удовлетворять логическим требованиям. Нарушение целостности сигнала происходит в основном по двум причинам. фёрст, из-за внезапных помех, особенно интерференции канала проводимости, эффект отражения, в том числе из-за рассогласования импедансов канала передачи, исходная форма волны разрушается; во-вторых, цифровые сигналы естественно порождают эффект спектральной дисперсии, изменяя исходную форму сигнала. при относительно высоких частотах часов, например, часы достигли 10 МГц или выше, или края импульса достигли 1 нс или более часов, мы обнаружим, что не так просто получить сигнал там, где он ожидается. Факторы, влияющие на искажение сигнала, в том числе дрожание, запаздывание, дребезг земли, влияние, перекрестные помехи, шум переключения, несоответствие источника питания, затухание, растяжение импульса, временная неразбериха и т. д. требует физической среды, в которой работает весь сигнал. делать так, необходимо моделировать систему целостности сигнала. модель системы целостности сигнала должна состоять из трех частей: полный источник сигнала, канал физической координации сигнала, полный Прием сигналов. Основное содержание трех частей состоит в следующем:
(1) Полный источник сигнала: убедитесь в целостности генерируемого сигнала. включая обеспечение электроэнергией, фильтрацию помех, потенциал земли, устранение синфазных помех, выходное импедансное обеспечение и т. д.
(2) Канал физической координации сигнала: Убедитесь, что сигнал не изменяется во время передачи. К ним относятся: перекрестные помехи, закрытие, провалы каналов, отражение и резонанс, пропускная способность, затухание, контроль импеданса, соединение цепей и многое другое.
(3) Полный прием сигнала: обеспечивает высокоэффективный прием без искажений. К ним относятся: согласование входного импеданса, обработка совокупности, взаимный импеданс многополюсной сети, емкость развязки, фильтрующие конденсаторы, вопросы распределения и защиты сигнала входной сети.

2.1 Задержка: Задержка означает, что сигнал передается с ограниченной скоростью по линии передачи печатных плат  . посылка сигнала от отправителя к получателю, и есть задержка передачи между ними. задержка сигнала на время работы системы; задержка распространения определяется преимущественно длиной проводов и диэлектрической проницаемостью среды вокруг проводов. В высокоскоростной цифровой системе длина линии передачи сигнала является быстрой, влияющей на разность фаз тактильных импульсов. Разность фаз тактовых импульсов относится к асинхронному времени, когда два генерируемых одновременно тактовых сигнала поступают на принимающую сторону. разность фаз тактильных импульсов значительная предсказуемость контакта края сигнала, и если разность фаз тактового импульса слишком велика, он создаст неправильный сигнал в конце приема.

2.2 Отражение: Отражение — это эхо сигнала на сигнальной линии. сигнальная линия должна использоваться в качестве линии передачи. когда характеристическое сопротивление линии передачи не является обязательным с импедансом нагрузки, часть мощности сигнала (напряжения или тока) передается в линию и достигает нагрузки. Но есть и другие. Если импеданс нагрузки меньше исходного импеданса, отражение отрицательное; иначе, отражение положительное. такие отражения могут быть вызваны геометрическим изменением траектории, неправильной заделкой проводов, передачей через соединитель и разрывами силовой плоскости.

2.3 Перекрестные помехи: Перекрестные помехи — это связь между двумя сигнальными линиями, взаимоиндукция и емкость между сигнальными линиями и шум на сигнальной линии. ёмкостная связь, а индуктивная связь индуцирует напряжение связи. электромагнитная связь между линиями сигналов, между системами сигнализации и системами распределения электроэнергии, между проходными отверстиями. Перекрестная обмотка может привести к ложным тактовым импульсам, периодической ошибке в данных и т. д. В действительности невозможность полного охвата помех, но ее можно контролировать в допустимом для системы диапазоне. Параметры слоя печатной платы, расстояние между линиями сигнала, электрические характеристики передающей и приемной сторон, режим работы базисного механизма зависимости зависимости от последовательности передачи. При подключении высокоскоростных панельных печатных плат, если пространство для проводки мало или плотность проводки высока, Вопрос о шуме очень серьезный, и вызванные этим электромагнитные помехи серьезно повлияют на сигнал цепи. Для устранения помех при подключении могут быть приняты следующие меры: должным образом заделывать сигнальные линии, чувствительные к перекрестным помехам, уменьшать объемы связи, согласования сопротивлений.

2.4. перенапряжение и недочет: превышение пикового или пикового значения напряжения. Для нарастающего фронта, Оно означает напряжение; предельно привлекательным, это относится к напряжению. под пиком находится заданное значение долины или превышение пикового напряжения. Чрезмерное превышение допустимого значения может привести к срабатыванию защитного диода. Чрезмерное недорегулирование может вызвать ложные ошибки часов или данных (ошибки в работе).

2.5. колебание и окружающее колебание: явление колебаний представляет собой повторяющийся надвиг и недочет.Колебание сигнала представляет собой колебание, вызванное переходной индуктивностью и емкостью на линии, подпадающей под режим неполного демпфирования, в то время как окружающие колебания относятся к сверхдемпфированному состоянию. колебание и обхват, как и отражения, во многом, и колебания могут быть уменьшены правильным прекращением, но не. Шум отскока земли и возвратный шум: когда в цепи возникает большой скачок тока, это вызывает всплеск шума на земле. Например, при одновременном открытии вывода большого количества кристаллов будет возникать большой переходный ток между микросхемой и платой. индуктивность и изоляция, которые вызывают колебания напряжения и изменения на истинной заземляющей поверхности. Увеличение емкости нагрузки, ожидаемое сопротивление нагрузки, увеличение индуктивности заземления, увеличение диапазона переключателей, приводящих к увеличению сопротивления земли.

3. Анализ электрических характеристик канала передачи
В многослойной панельной печатной плате большинство линий передачи располагаются не только на одном слое, Но переплетаться на разных местах, но и соединяются слоями через переходные отверстия. поэтому в многослойной печатной плате типичный канал передачи состоит из трех частей: линия передачи, угол трассы, шунтовое отверстие. В случае низкочастотной, типографская линия и перфорация могут применяться как обычные электрические соединения, соединяющие штыри различных устройств, что не окажет большого влияния на качество сигнала. Однако на высоких частотах следы, углы и сквозные отверстия должны учитывать не только их связь, но и учитывают их воздействие на электрические и паразитные характеристики при высоких частотах.

4. Анализ электрических характеристик линий электропередачи в высокоскоростных панельных печатных платах.
При проектировании печатной платы быстродействующей панели неизбежно использование большого количества сигнальных соединительных линий, и длина разная. Время задержки сигнала, проходящего по соединительной линии, нельзя не учитывать по сравнению со временем изменения самого сигнала, передачи сигналов по скорости электромагнитных волн. Для передачи в восходящем направлении соединительная линия на этом этапе развития характеризуется сопротивлением, емкостью, аддитивной индуктивностью, которая должна быть описана моделью системы с распределенными параметрами, то есть моделью линии передачи. линия передачи используется для передачи сигнала с одной конца на другой, состоящей из двух проводов с широкой длинной, одна из которых называется сигнальным путем, а другая — обратным путем. в низкочастотной цепи линии передачи ведут себя как чисто резистивные электрические свойства. высокая скорость панель печатных плат, увеличение частоты сигнала, емкостное сопротивление между проводами уменьшается, увеличение индуктивного сопротивления на проводе, и сигнальный провод уже не будет вести себя как чистое сопротивление, Тоесть, сигнал будет не только передаваться по проводу, В средах между проводами. Для однородного провода сопротивление R, паразитная индуктивность L и паразитная емкость C линии передачи распределены равномерно (т.е. L1=L2=¦=Ln; C1=C2=¦=Cn+1) без учета внешней среды сдача.

5. анализ выборочных свойств отверстий в высокоскоростных схемах панели печатных плат.
Via, обычно относится к отверстию в печатной плате, что является важным аспектом проектирования многоэтажных зданий на панели печатных плат. проходное отверстие может использоваться для крепления модулей или межслойных межсоединений. С точки зрения процесса проходное отверстие обычно раскрывается в трех категориях: слепое отверстие, скрытое отверстие, проходное отверстие. Глухие отверстия расположены на верхней и нижней поверхностях печатной платы. Глубина отверстия и диаметр отверстия обычно не превышают определенного соотношения. утопленное отверстие означает соединительное отверстие, которое не выходит на поверхность печатной платы. сквозное отверстие проходит через всю схему и может быть использовано для межслойных межсоединений или для монтажа компонентов. Поскольку сквозное отверстие легче реализовать в процессе, а стоимость ниже, общее отверстие для печатных плат, а не два других отверстия. отверстие, указанное ниже, просмотр сквозным. В качестве специальной линии передачи чрезмерная пористость не только создает паразитную ёмкость относительно земли, но и паразитную индуктивность в высокоскоростных цепях. влияние паразитной емкости проникновения на цепь в основном задерживается или ухудшается из-за нарастающего сигнала, снижая скорость цепи. Чем меньше паразитная ёмкость проходного отверстия, Чем меньше влияние. Основной эффект сквозной паразитной индуктивности заключается в снижении эффективности обходного конденсатора источника питания и создании эффекта фильтрации всего источника питания.

6. Вклад углов линии передачи в проблемы целостности сигнала канала передачи
При печатной строке панели печатных плат за угол изменение ширины печатной строки происходит да, изменение характеристического сопротивления печатных линий. Поскольку ширина дорожки становится шире при прохождении ею угла, увеличивается величина между линией следа и опорным слоем, а волновое сопротивление дорожки уменьшается. поэтому в углу печатной строки имеется разрыв характеристического импеданса. Сравнение характеристик отражения и пропускания углов различной геометрической формы: геометрия общей панели печатной платы линия угла печати: прямой угол, закругленные углы, наружный и наружный угол 45 градусов, внешние углы со скошенными углами 45 градусов. характер отражения и пропускания угловых траекторий различных геометрических фигур. Порядок отличных характеристик передачи следующий: прямой угол < закругленный угол < скос 45 градусов внутри и снаружи < 45 градусов внешний срез скоса, геометрия угловых печатных линий как изгиб под прямым углом и резка под углом 45. Ниже частотного диапазона 2GH, геометрия поворота орбиты мало заметна на характеристиках передачи сигнала, и его эффект значительно возрастает с увеличением частоты, особенно прямоугольный изгиб. Рекомендуется, чтобы углы дорожки были согнуты под прямым углом со скошенной геометрией под углом 45 градусов, сам по себе он меньше влияет на частоту сигнала. Когда ширина сигнальной линии узкая в печатной плате с высокой плотностью, накопление запаздывания в результате паразитной ёмкости угловой особенности обычно вряд ли окажет существенное влияние на плотность сигнала. Но чувствительный к высоким частотам, высокочастотные тактовые линии, следует учитывать кумулятивный эффект угловой паразитной емкости.

7. Используйте методы проводки, чтобы подавить проблемы с целостностью сигнала
Когда сигнал поступает от источника возбуждения, ток и напряжение, содержание сигнала, считаются сопротивленными сетями. По мере того как сигнал распространяется по импедансной сети, происходит постоянное преобразование импеданса из-за межсоединений. при наличии сопротивления крови сигнал не искажается. изменение импеданса, сигнал отражается при изменении и искажается по мере прохождения через остальную часть межсоединения. если сопротивление достаточно сильно, В процессе проектирования оптимизации целостности сигнала одна из целей заключается в том, чтобы спланировать все взаимосвязанные линии как единые линии передачи и уменьшить длину всех неоднородных линий передачи. , остается. . Исходя из этого, старайтесь избегать Т-образных линий и заглушек; постарайтесь сохранить ту же линию сетевого сигнала. ширина линии, уменьшение изменения ширины линии; уменьшить длину линии электропередачи, увеличить мощность сети; максимальное расстояние между проводами; сведение к минимуму прерываний и поворотов высокоскоростных линий, а также снижение межслойного преобразования сигнальных линий; разумный выбор размера переходных отверстий; уменьшить площадь контура сигнала и ток контура. словом, любая функция, которая изменяет поперечное сечение или геометрию сети, изменит импеданс, воспринимаемый сигналом. ключ к показателю полноты сигнала в проводе - уменьшить внезапные изменения импеданса линии передачи, поэтому сопротивление, через которое проходит сигнал во всей сети, остается прослушиваемым. Короче говоря, проектировать панель печатных плат, необходимо интегрировать компоновку и разводку компонентов и решение проблемы целостности сигнала, которое следует использовать в каждом конкретном случае,

Таким образом, лучше решить проблему целостности сигналов системы панель печатных плат.

8. Заключение
В сегодняшнем широком применении встроенных систем целостность сигнала стала чрезвычайно важным элементом в панели печатных плат проектирования встроенной системы, влияя на успех или неудачу всего дизайна панели печатных плат. Когда цепь определена, выбран комплектующий и определена компоновка платных печатных плат, оборудование проводки может повысить уровень защиты от обнаружения проблем с сигналами, повысить надежность панели печатных плат, уменьшить и снизить уровень подверженности воздействию сигналов. Направленная на проблему целостности сигнала, вызванную высокочастотным окружением встроенной системы. Благодаря анализу различных явлений целостности сигнала, а также моделированию и описанию электрических характеристик линий передачи, сквозного отверстия и угла, были разработаны некоторые методы улучшения целостности сигнала с использованием навыков проводки в  печатных плат Окончательный отчет о проекте, которые имеют практическое эталонное значение.