PCB Блог - Высокоскоростная технология проектирования PCB - панелей DSP

В применении печатных плат упаковка BGA имеет характеристики высокого успеха, низкой скорости восстановления и высокой надежности, применение становится все более распространенным. Другими словами, конструкция уровня платы включает в себя множество высокоскоростных технологий проектирования цифровых схем. В высокоскоростных системах шумовые помехи являются влияющими факторами, высокочастотные схемы также производят излучение и столкновения, в то время как более быстрые боковые скорости генерируют звонки, отражения и последовательные помехи. Без учета особенностей высокоскоростной компоновки сигнала и проводки проектная плата не будет работать должным образом. Поэтому успешная конструкция PCB - платы является очень важной частью процесса проектирования схемы DSP.

1.1 Эффект линии передачи 1.1 Целостность сигнала Целостность сигнала в основном включает отражение, звонок, отскок от заземления и последовательные помехи. Следовая линия на ПХД может быть эквивалентна последовательной и параллельной структуре конденсаторов, резисторов и индукторов, показанной на рисунке 1. Типичное значение последовательного сопротивления составляет 0.25D / R - 4).55DJft, а параллельное сопротивление обычно высоко. После добавления паразитного сопротивления, емкости и индуктивности к фактическому соединению PCB конечное сопротивление на соединении называется характеристическим сопротивлением zo. Если сопротивление передающей линии и приемного конца не совпадает, это может привести к отражению и колебанию сигнала. Эквивалентные схемы трассировки PCB: изменение геометрии проводки, неправильное соединение конца провода, передача через разъем и разрыв в плоскости питания могут привести к отражению. Когда сигнал изменяется вдоль подъема и спуска уровня, возникают чрезмерные и нижние импульсы, которые сразу же создают заусенцы выше или ниже стабильного уровня, что может легко повредить устройство. Звонок и звонок сигнала вызваны соответственно неправильной индуктивностью и емкостью на линии. Звонок может быть уменьшен при правильном прекращении. Когда в цепи появляется большой поток электричества, это приводит к отскоку заземления. Если большой переходный ток проходит через плоскость питания чипа и платы, паразитная индуктивность и сопротивление между упаковкой чипа и плоскостью питания приведет к шуму питания. Последовательные помехи - это проблема связи между двумя сигнальными линиями, а взаимная индукция и взаимная емкость между сигнальными линиями могут вызвать шум на линии. Потоки индукционной связи с емкостной связью, напряжение индукционной связи с индуктивной связью. Параметры слоя PCB, расстояние между сигнальными линиями, электрические характеристики приводного и приемного концов и метод соединения конца провода оказывают определенное влияние на последовательные помехи.

1.2 Некоторые меры, необходимые для решения распространенных проблем: плоскость питания не ограничивает направление тока, а обратная линия может следовать по пути сопротивления, то есть приближаться к линии сигнала. Это может создать электрический контур, который будет направлением развития высокоскоростной системы. Тем не менее, слой питания не устраняет линейный шум, и если не обратить внимание на путь распределения, все системы создают шум и приводят к ошибкам. Поэтому необходимы специальные фильтры, реализуемые с помощью шунтирующих конденсаторов. Как правило, конденсаторы от 1 до 1OP.F размещаются на входном конце пластины, а конденсаторы от 0,01 до U0.1 - между выводами питания и заземленными выводами каждого активного устройства на пластине. Оборотный конденсатор действует как фильтр. Большой конденсатор (10aF) размещается на входном конце источника питания для фильтрации низкочастотного (60 Гц) шума, создаваемого вне панели. Шум, создаваемый активными элементами на панели, будет достигать 100 МГц или выше. Чтобы генерировать гармонику, шунтирующие конденсаторы, размещенные между каждым чипом, обычно намного меньше, чем конденсаторы, размещенные на входе питания на панели. По опыту, если дизайн смешивается с аналоговым и цифровым, пластина PCB делится на аналоговые и цифровые части, аналоговое устройство помещается в аналоговую часть, цифровое устройство - в цифровую часть, а преобразователь A / D размещается по всей области. Симуляционные и цифровые сигналы маршрутизируются в их соответствующих областях, чтобы гарантировать, что обратный ток цифрового сигнала не течет в землю аналогового сигнала. Обход и развязка предназначены для предотвращения переноса энергии из одной цепи в другую. Следует обратить внимание на три области цепи, соединяющие слой питания, нижний слой, компоненты и внутреннее питание. Максимально расширить ширину электропитания и заземления. Заземление шире линии электропитания. "-" 0,7 мм, линия электропитания 1,2 "-" 2.5 'Lrfl. В качестве заземления используется большой медный слой, а в качестве заземления используется неиспользованное место на печатной пластине. Или сделать многослойную пластину, источник питания, наземные линии занимают каждый слой. Настройка 0,01 керамического конденсатора для каждого чипа IC. Если печатная плата слишком мала для размещения, можно настроить 1 - 10 танталовых электролитических конденсаторов на каждые 4 - 10 чипов. Высокочастотное сопротивление устройства особенно невелико и находится в диапазоне 500 кI - Iz - 20 МГц. Менее lQ, ток утечки очень мал (ниже O.5LLA). Дефляционные фильтрующие конденсаторы должны быть установлены вблизи интегральных схем и должны быть направлены на то, чтобы конденсаторы имели короткие провода и небольшую площадь контура переходного тока, особенно высокочастотные шунтирующие конденсаторы не могут иметь проводов. Когда система работает на частоте 50 МГц, возникают проблемы с эффектом линии передачи и целостностью сигнала, и для достижения удовлетворительных результатов могут использоваться традиционные меры; Когда системные часы достигают 120 МГц, необходимо рассмотреть возможность использования знаний о проектировании высокоскоростных схем. В противном случае PCB - платы, разработанные традиционными методами, не будут работать должным образом. Таким образом, высокоскоростная конструкция схемы PCB стала технологией проектирования, которую должны освоить разработчики электронных систем. Технология проектирования высокоскоростных сигнальных схем PCB - платы 2.1 Высокоскоростная сигнальная проводка с использованием многослойной пластины для высокоскоростной проводки сигнала является не только необходимым условием проводки, но и эффективным средством уменьшения помех. Чтобы разумно выбрать количество слоев, уменьшить размер печатной пластины, в полной мере использовать средний слой, чтобы установить экран, для достижения ближайшего заземления, можно эффективно уменьшить паразитную индуктивность, сократить длину передачи сигнала, уменьшить перекрестные помехи между сигналами и так далее. Все это очень важно для высокоскоростных схем. Надежность работы полезна. По некоторым данным, на 248 - й Национальной конференции по обмену радиоэлектронными и электромагнитными импульсами при использовании того же материала четырехслойный шум был на 20 дБ ниже, чем двухсторонний. Чем меньше искривляется провод, тем лучше. Он использует полную прямую линию, которая требует поворота. Он может вращаться через пунктирную линию 45 градусов или дугу, уменьшая внешнюю эмиссию и взаимную связь высокоскоростных сигналов, уменьшая излучение и отражение сигналов. Подключатели между высокоскоростными устройствами должны быть как можно короче. Чем длиннее провод, тем больше распределенная индуктивность и распределенная емкость, что вызовет отражение и колебания в высокоскоростных схемных системах. Чем меньше слои проводов чередуются между выводами высокоскоростных схем, тем лучше, то есть чем меньше перфораций используется во время соединения элементов, тем лучше. Согласно измерениям, сквозное отверстие может принести распределенную емкость около 0,5 pF, что приводит к значительному увеличению задержки цепи. При проводке высокоскоростных цепей следует обратить внимание на « перекрестные помеха», вводимые параллельной проводкой сигнальных линий поблизости. Если нельзя избежать параллельного распределения, можно расположить большую площадь « земле» напротив параллельной сигнальной линии, чтобы уменьшить помехи. На двух соседних слоях направление линии должно быть перпендикулярно друг другу. Для особо важных сигнальных линий или локальных блоков осуществляются меры по окружению заземленных линий. Защитные заземления могут быть добавлены на периферии, в то время как сигнальные линии, такие как часовые сигналы и высокоскоростные аналоговые сигналы, не подвержены помехам и могут удерживать защищенные линии сигнала посередине. Различные сигнальные линии не могут образовывать контуры, наземные линии не могут образовывать электрические контуры.