Технология PCB - внимание к проектированию высокоскоростной схема платы

Меры предосторожности при проектировании высокоскоростных схема платы цепей
Количество штабелей:
Хорошая многослойная структура - лучшая профилактическая мера для большинства проблем целостности сигнала и проблем ЭМС, это также самое простое заблуждение. Здесь действует несколько факторов, хорошее решение одной проблемы может ухудшить другие. Многие компании, занимающиеся проектированием и поставками систем, предлагают, чтобы в системе была хотя бы одна непрерывная печатная плата для контроля характеристического импеданса и качества сигнала. Если цена рациональна, это хорошее предложение. Консультанты по ЭМС обычно рекомендуют использовать поверхностные наполнители или поверхностные слои в пространстве для контроля электромагнитного излучения и чувствительности к электромагнитным помехам. Однако из-за нестационарности тока этот метод может вызвать затруднения в некоторых распространенных конструкциях. Сначала рассмотрим простой случай пары плоскость питания/земля: ее можно представить как конденсатор. Можно представить слой питания и прилегающий слой как два полюса конденсатора.

Чтобы получить большее значение емкости, необходимо сблизить две пластины (расстояние D) и увеличить диэлектрическую проницаемость (εâ¼râ¼). Чем больше емкость, тем больше понижение импеданса, что нам и нужно, поскольку он может подавлять шумы. Независимо от того, как расположены другие слои, основной силовой слой и слой заземления должны быть смежными и находиться в середине стека. Если расстояние между слоем питания и наземным слоем больше, это приведет к контуру большого тока и принесет много шума. 

Для 8-слойной платы размещение силового слоя на одной стороне, а заземляющего слоя - на другой приведет к следующим проблемам:

1.Максимальные перекрестные наводки. Увеличение взаимной емкости, при котором перекрестные наводки между сигнальными слоями больше, чем перекрестные наводки самих слоев.
2.Наибольший циркуляционный ток движется по каждому уровню питания и параллельно сигналу, массовый ток входит в основной уровень питания и возвращается через земную плоскость. Из-за увеличения циркулирующего тока характеристики ЭМС будут ухудшаться.
3.Потеря контроля над импедансом. Чем дальше сигнал находится от управляющего слоя, тем ниже точность контроля импеданса, поскольку вокруг него находятся другие проводники.
4.Потому что это легко приводит к короткому замыканию припоя,это может привести к увеличению стоимости продукта.

Характеристический импеданс:
Мы должны сделать компромиссный выбор между производительностью и стоимостью. Поэтому здесь я хочу обсудить, как организовать рисунки печатной платы для получения наилучших характеристик СИ и ЭМС. Распределение сигналов в каждом слое печатной платы, как правило, симметрично. По моему скромному мнению, два и более сигнальных слоя не следует располагать рядом, иначе контроль над СИ будет в значительной степени утрачен. Лучше всего размещать внутренние сигнальные слои симметрично, попарно. если только некоторые сигналы не подключены к smt-устройству, следует минимизировать внешнюю сигнальную разводку. Первый шаг к проектированию хорошей схемы - это правильное проектирование структуры многослойной печатной платы с большим количеством слоев. Мы можем повторить этот метод размещения. Можно также добавить дополнительный слой питания и слой заземления; только убедитесь, что между двумя слоями питания нет пары сигнальных слоев. Высокоскоростные сигнальные проводники должны располагаться в одном сигнальном слое; если только нет соединения с SMT-устройством, этот принцип не должен нарушаться. Все сигнальные трассы должны иметь общий возвратный путь (т.е. плоскость заземления). 

Существует два представления и метода, позволяющих судить о том, какие два слоя можно рассматривать как пару:
1.Убедитесь, что обратные сигналы на равных расстояниях абсолютно одинаковы.Это означает,что сигнал должен быть подключен внутри пласта с помощью двусторонней симметричной проводки.Преимущество этого способа заключается в том,что легко контролировать импеданс и циркулирующий ток; недостаток большое количество виа на слое земли, а также наличие других бесполезных слоев.
2.два сигнальных слоя соседней проводки. Преимущество заключается в том, что можно свести к минимуму количество виасов в слое земли (при использовании заглубленных виасов); недостаток - снижение эффективности этого метода для некоторых ключевых сигналов.

Я предпочитаю второй метод. Предпочтительно, чтобы слой заземления, используемый для управления элементами и приема сигналов, был непосредственно соединен со слоем, примыкающим к сигнальному проводу.В качестве простого принципа разводки ширина поверхностной разводки в дюймах должна быть меньше одной трети времени нарастания сигнала в наносекундах (например: ширина разводки высокоскоростного TTL - 1 дюйм).Если питание осуществляется от нескольких источников, то для их разделения между проводами питания необходимо проложить слой заземления. 

не образовывать конденсатор, чтобы не вызывать связи по переменному току между источниками питания. Все эти меры направлены на уменьшение потока и связи, а также на усиление способности управления импедансом. После соединения слоев образуется эффективный "защитный ящик" ЭМС. При учете влияния на характеристический импеданс из поверхностного слоя можно сделать неиспользуемую площадь. Слоистая структура с хорошим импедансом может эффективно контролировать импеданс, а ее трассы могут образовывать легко понимаемую и предсказуемую структуру линии передачи. 

средства решения подобных задач в полевых условиях, пока количество переменных контролируется до минимума,позволяют получить достаточно точный результат. Однако при сложении трех и более сигналов это не всегда так, и причина здесь тонкая.Целевое значение импеданса зависит от технологического процесса устройства. Высокоскоростная КМОП-технология обычно может составлять около 70 байт; высокоскоростное ТТЛ оборудование обычно достигает от 80 до 100 © или около того.Поскольку величина импеданса обычно оказывает большое влияние на помехоустойчивость и коммутацию сигналов,при выборе импеданса следует проявлять большую осторожность.Руководство по продукции. Первые результаты работы инструмента разрешения на месте могут столкнуться с проблемами двух видов. в первую очередь с проблемами ограниченного зрения. инструмента разрешения на месте, и не учитывает непараллельные трассы на других слоях, влияющие на импеданс. Служба разрешения на месте не может получить подробную информацию перед подключением, то есть при назначении ширины трассы, однако вышеупомянутый метод парных интервалов может минимизировать эту проблему.

Стоит отметить влияние на уровень мощности. внешняя печатная плата после подключения часто заполняется заземленными медными проводами, что способствует подавлению электромагнитных помех и равновесной гальванической.