PCB Блог - DSP высокоскоростной PCB

With этот wide application of DSP (Digital Signal ProceSsor), проектирование системы высокоскоростной обработки сигналов панель PCB особое значение имеет дизайн на базе DSP. в системе DSP, частота работы микропроцессора DSP может достигать нескольких сотен МГц, & Сбросить строки, линия прерывания и управления, переключатель интегральных схем, высокая точность A/схема преобразования D, А схемы, содержащие слабые Аналоговые сигналы, очень подвержены помехам; Таким образом, проектирование и разработка стабильной и надежной системы DSP, конструкция против помех очень важна. помеха, энергия помех или помех, поставить приёмник в нежелательное состояние. There are two types of помеха: direct (coupling via conductors, общее сопротивление, сорт.) and indirect (coupling via crosstalk or radiation). много источников электрической эмиссии, свет, мотор, люминесцентная лампа, вызывать помехи, and there are three necessary ways for electromagnetic interference (EMI) to have an impact, То есть, источник помех, каналы распространения, интерференционный рецептор. нужно только одного отрезать.. Проблема электромагнитных помех.

Анализ создания помех в системе DSP

для того чтобы система ДПП была стабильной и надежной, необходимо устранить помехи во всех областях и, если они не могут быть полностью устранены, свести к минимуму их. для систем DSP основными помехами являются:

1) помехи на входе и выходе канала. Это означает, что помехи проникают в систему как на передний, так и на задний каналы, такие, как канал сбора данных в системе ДП, и что помехи накладываются на сигнал через сенсоры, что увеличивает погрешность при сборе данных. в канале вывода помехи могут увеличить количество ошибок в выводе данных или даже привести к разрушению системы. рационально использовать оптические средства связи, чтобы уменьшить помехи на входе и выходе. для устранения помех сенсорам и основной системе DSP можно использовать электроизоляцию для введения положительных помех.

2.) нарушение электросистемы. главный источник помех для всей системы DSP. когда питание поступает в систему, то он также увеличивает шум, поэтому при проектировании схемы силовых чипов необходимо отключать провода питания.

3) помехи, связанные с космической радиацией. связь через излучение обычно называется соучастием. при прохождении электрического тока по проводам происходит последовательное возмущение, которое приводит к индукции электрического поля в соседнем проводе в переходный ток, искажает и даже ошибочно сигнализирует соседний. прочность помех зависит от геометрии устройства, провода и расстояния между ними. Чем больше расстояние между линией сигнала и линией земли, тем ближе она к линии земли, тем эффективнее будет сокращение помех.

2. проектировать панель PCB for the cause of the interference

Ниже описаны методы уменьшения помех при изготовлении PCB - панелей системы DSP.

2.1 многослойное проектирование

в высокоскоростных цифровых схемах DSP, для повышения качества сигнала, снижения сложности монтажа проводов, повышения эффективности системы EMC, обычно используется многослойная конструкция упаковки. структура упаковки может обеспечить короткий путь возврата, уменьшить площадь связи и подавлять помехи из - за плохой моды. в проектировании укладки, распределение специализированного источника питания и плоскость приземления, а также тесная связь между заземлением и уровнем питания, чтобы подавить сопутствующее сопротивление (используйте соседнюю плоскость для снижения сопротивления переменного тока в плоскости питания). под верхним слоем есть слой питания, который может быть подключен непосредственно к питанию, не пересекая плоскость приземления. ключевые сигналы выбираются на нижнем (нижнем) уровне, с тем чтобы увеличить пространство для маршрутизации важных сигналов и, насколько это возможно, оборудование размещалось на одном и том же уровне. Если нет необходимости, не изготавливайте платы из двухслойных деталей, что увеличивает время сборки и сложность сборки. например, верхние слои помещают на нижний этаж устройства с ограниченной высотой и низкой теплоотдачей (например, развязывающие конденсаторы (наклейки)) только в том случае, если сборка верхнего слоя является слишком плотной. для систем DSP может потребоваться прокладка большого количества проводов, которые могут быть сконструированы на внутренней оболочке. Если традиционные проходные отверстия расходуют огромное количество ценного пространства для прокладки проводов, то для увеличения площади проводов можно использовать слепое закопанное отверстие.

2.2 проектирование планировки

компоновка компонентов очень важна для того, чтобы получить свойства DSP - системы. Во - первых, устройства DSP, мерцание, SRAM и CPLD должны быть тщательно продуманы с точки зрения маршрутизации, а затем размещены в соответствии с принципом функциональной независимости других IC, а также с учетом размещения порта I / О. в сочетании с вышеуказанным расположением рассматривается размер панелей PCB: если размер слишком большой, печатные линии слишком длинны, сопротивление росту, снижение шумоустойчивости, стоимость изготовления плит также увеличится; Если пластина PCB слишком мала, то теплоотдача будет плохой, пространство ограничено, а соседние линии подвержены помехам. Таким образом, оборудование должно выбираться исходя из фактических потребностей, а размеры PCB должны рассчитываться на основе приблизительного пространства прокладки. при установке системы DSP особое внимание должно уделяться размещению следующих компонентов.

1) компоновка высокоскоростных сигналов: в рамках всей системы ДСП основные высокоскоростные линии цифровой сигнализации расположены между ДСП, Флэш - памяткой и SRAM, поэтому расстояние между устройствами должно быть как можно ближе, соединение должно быть как можно более коротким и прямым. Поэтому, чтобы уменьшить влияние линии передачи на качество сигнала, высокоскоростные линии сигнализации должны быть как можно короче. Следует также учитывать, что многие из этих чипов DSP со скоростью нескольких сотен МГц нуждаются в зигзагообразном наматывании. Это будет показано в следующем проводе.

2) компоновка устройства с несколькими модами: большинство систем DSP не являются функциональными схемами и используют большое количество цифрового оборудования и мультимодульное устройство CMO, поэтому цифровое / аналоговое оборудование должно быть размещено отдельно. аналоговое оборудование должно быть как можно более централизованным, с тем чтобы можно было имитировать отдельные районы, относящиеся к аналоговым сигналам, между всеми цифровыми точками во избежание помех между цифровыми и аналоговыми сигналами. Некоторые Смесители цифровых мод, такие, как преобразователи D / A, традиционно считаются аналоговыми устройствами и размещаются на имитационной земле и обеспечивают их цифровым кольцом, позволяющим обеспечивать обратную связь цифровых шумов с источниками сигналов для сокращения цифрового шума. эффект на имитацию приземления.

3) планировка часов: часы, выбор Чипа и сигнал шины должны быть как можно дальше от линии и соединителя. ввод времени в систему DSP легко прерывается, и его обработка очень важна. постоянно держать генератор часов как можно ближе к микросхеме DSP, и сделать часовой провод как можно короче. корпус генератора тактовых кристаллов заземляется.

4) схема развязки: для уменьшения мгновенного перенапряжения напряжения в электросети кристалла интегральной схемы на микросхеме добавлен конденсатор развязки, который эффективно устраняет воздействие заусенцев на питание и снижает мощность цепей на пластине PCB. рефлекс добавочные развязывающие конденсаторы могут обойти высокочастотные шумы в устройстве интегральной схемы, а также использоваться в качестве запоминающего конденсатора для обеспечения и поглощения зарядной и разрядной энергии при переключении на сетку интегральной схемы. в системах ДСП конденсаторы развязки установлены на каждой интегральной схеме, например, DSP, SRAM, мерцание и т.д. часть ноги. обеспечивать чистоту тока от конца питания (конец питания) до IC и минимизировать шумовые пути. при обращении с конденсаторами следует использовать отверстие « Чейз» или многоходовое отверстие, соединяющее отверстие с конденсатором как можно короче и толщиннее. когда два проходных отверстия далеко друг от друга, путь слишком большой, это плохо; чем ближе два проходных отверстия развязывающего конденсатора, тем лучше, чтобы шум достигал поверхности через короткий путь. Кроме того, было бы полезно добавить высокочастотные конденсаторы на входе в систему питания или на батареи питания. в нормальных случаях значение развязывающих конденсаторов не очень строгое. обычно на основе C = l / вычисления, т.е. при частоте 10 МГц, получайте конденсатор 0,1 в день и четверть F в день.

5) компоновка питания: при разработке системы ДСП необходимо тщательно учитывать питание. Поскольку некоторые энергоемкие чипы производят большое количество тепла, их следует приоритезировать в тех местах, которые способствуют теплоотдаче, и отделять от других компонентов на определенном расстоянии. теплоотдача может быть достигнута путем добавления радиатора или заливки меди под устройством. Осторожно, не ставьте нагревательные сборки на нижний этаж пластины.

6) Прочие соображения: в отношении компоновки других компонентов системы ДСП следует, насколько это возможно, принимать во внимание требования легкой сварки, отладки и эстетики. например, такие регулируемые устройства, как потенциометр, регулируемая катушка индуктивности, переменные конденсаторы и переключатели DIP, должны быть размещены вместе с общей структурой. для оборудования, превышающего 15g, следует добавить крепь и затем сварить, уделяя особое внимание положению отверстий и крепи панели PCB. расстояние между элементами на краю панели PCB и кромками панели PCB обычно не менее 2 мм, PCB - прямоугольник, соотношение сторон - 3: 2 или 4; 3.

2.3 проектирование соединений

в сочетании с повышением устойчивости системы ДСП к помехам и расширением возможностей EMC, при прокладке проводов необходимо принять ряд мер и методов.

1) проводка DSP: проводка обычно начинается с устройства и растягивается вокруг него. для таких устройств, как DSP, которые упаковываются в PQFP (пластмассовые четырехплоскоупаковочные устройства) или BGA (решетки BaIl), направление прокладки должно быть в основном определено в соответствии с позицией SRAM, мерцание и CPLD, и они должны выделяться. выделение особенно важно для приборов типа QFP и BGA. В начале проводки выводной зажим устройства типа BGA может сэкономить время последующей проводки и повысить ее качество и эффективность. при прокладке проводов следует рационально использовать такие возможности инструмента EDA, как динамическая проводка на панели PCB для планирования пространства. при использовании динамики эта функция автоматически удерживает расстояние между линиями в пределах правил, не теряя при этом пространства, сокращая последующие изменения и повышая качество и эффективность проводок. Что касается высокоскоростных DSP, то следует также обратить внимание на последовательные помехи и задержки Настройки маршрутов. обработка змейкой обеспечивает целостность сигналов и непрерывность опорных плоскостей высокоскоростных сигналов. когда нужно разделить плоскость, будьте осторожны, чтобы скоростные линии не пересекали прерывную плоскость; если необходимо пересечь, то добавьте конденсатор на самолет. в тех случаях, когда интервал между линиями сигналов (линиями) в три раза превышает ширину линии сигнала, вероятность чередования сигналов (связи) составляет лишь около 25%, что позволяет удовлетворить требования, касающиеся защиты от электромагнитных помех (EMI). Таким образом, для высокоскоростных линий сигнализации, таких как CLK и SRAM, помните, что ширина линии сигнала, расположенной рядом с ней, превышает 3 раза. При регулировке длины, т.е. змеевидной траектории, ширина линий и линий должна быть в три раза больше, чем ширина сигнальной линии, включая собственную линию сигнала, ее ширина также в три раза больше, чем длина сигнальной линии. ширина линии составляет 5 ми, а расстояние внутри обмотки - 15 ми ми, что в три раза больше или равно ширине линии.

2) часовой монтаж проводов: для часовых сигналов, по мере возможности, другие сигналы большие расстояния проводов, чтобы обеспечить расстояние больше в 4 раза, чем ширина линии, не должны быть под часами (узлы) провода; для входных линий аналогового напряжения зажим опорного напряжения и сигнальная линия I / O как можно дальше от часов.

3) обработка питания системы: питание является важным компонентом системы. при проектировании компилятора PCB были распределены отдельные слои электропитания, однако, поскольку система DSP имеет множество цифровых и аналоговых устройств, она также использует различные источники энергии, слой электропитания был разделен на те же мощности. разделить на одну и ту же область, которая может быть соединена с ближайшим уровнем питания. Однако при разделении особое внимание следует уделять обеспечению непрерывности сигнала в опорной плоскости мощности. эксперимент показал, что можно обеспечить прохождение 40 - мильной ширины линии тока 1A; для перерывов L ток 1A может проходить через диаметр 16 - миллиметрового отверстия, поэтому для системы ДСП линия электропитания может быть больше 20 миллиметров. Что касается защиты от электромагнитного излучения на электрической линии, то следует обратить внимание на следующие моменты: использование обходного конденсатора для ограничения утечки тока переменного тока на панели цепи; соединять синфазные дроссели последовательно на силовых линиях для подавления синфазного тока, протекающего через линию; подключение близко к сокращению площади магнитного излучения.

4) заземление: из всех вопросов, связанных с EMC, основной проблемой является неправильное приземление. качество обработки заземления непосредственно влияет на стабильность и надежность системы. заземление имеет следующие функции: снижение общего напряжения на выходе VCM; снижение чувствительности к статическому электричеству; уменьшить электромагнитное излучение. цифровая цепь высокой частоты и аналоговая цепь низкой частоты не могут смешиваться, цифровое / аналоговое заземление должно быть разделено, потому что при переключении цифровых схем между высоким и низким потенциалом возникает шум в электроснабжении и заземлении; Если плоскость приземления не разделена, аналоговый сигнал все еще заземляется. помеха Поэтому высокочастотные сигналы должны быть многоточечным последовательным заземлением, заземляющие линии должны быть как можно более грубыми и укороченными, с тем чтобы, помимо снижения напряжения, и, что более важно, уменьшить шум связи. но для системы, в любом случае, деления, есть только одно окончательное заземление, но путь к разряду разный. Таким образом, цифровое заземление и имитация заземления соединяются через магнитные бусы или резисторы 0н для устранения помех в связи с перемешиванием сигналов. при делении заземленной плоскости необходимо обеспечивать непрерывность опорной плоскости. для цифровых / аналоговых сосуществующих панелей PCB, если аналоговая сигнальная линия далека, то, насколько это возможно, следует также смоделировать опорную цепь. Это означает, что искусственное заземление должно производиться по пути имитации сигналов в соприкосновении с землей, с тем чтобы обеспечить непрерывность ее опорной плоскости.

5) Other precautions: During wiring, угол провода обычно не должен образовывать складную линию на 90 °с, чтобы уменьшить внешние эмиссионные связи высокочастотных сигналов. При укладке меди на PCB, старайтесь избегать использования крупной медной фольги, иначе, медная фольга легко выпадает после продолжительного нагрева; когда необходимо использовать медную фольгу большой площади, Его можно заменить сеткой, Это поможет устранить медную фольгу и основание. клей нагревается для получения летучих газов. The copper foil laid on the penetrating part feet (DIPPIN) is also treated with thermal pads; virtual soldering should be avoided to improve the yield. The input and output sidelines should be avoided to be adjacent to each other to avoid рефлекс interference; if necessary, Дополнительная изоляция заземления. проводка в соседнем слое должна быть перпендикулярной, и легко создавать параллельную связь. относительно I/O, можно разделить различные области в зависимости от опорных плоскостей, Так что, я другой/О - сигнал не помеха друг другу панель PCB.