Технология PCB - Рассмотрение целостности сигнала питания при проектировании проб PCB

При проектировании PCB мы обычно заботимся о качестве сигнала, но иногда мы часто ограничиваемся изучением сигнальных линий и рассматриваем питание и заземление как идеальные условия. Хотя это может упростить проблему, в высокоскоростном дизайне Китая это упрощение больше не является жизнеспособным. Хотя более непосредственные результаты проектирования схемы отражаются на целостности сигнала, мы не можем игнорировать целостность электропитания. Потому что целостность питания напрямую влияет на целостность сигнала конечной платы PCB. Целостность питания и целостность сигнала тесно связаны, и во многих случаях основной причиной искажения сигнала является система питания. Например, шум отскока от заземления слишком велик, конструкция развязывающего конденсатора не подходит, воздействие контура очень серьезное, разделение нескольких плоскостей питания / заземления не очень хорошо, конструкция заземления нерациональна, ток неравномерный и так далее.

1 - развязывающий конденсатор

Мы все знаем, что добавление конденсаторов между источником питания и землей может снизить шум системы, но сколько конденсаторов должно быть добавлено на платы? Сколько стоит каждый конденсатор? Какое место лучше для каждого конденсатора? Подобно этим вопросам, мы обычно рассматриваем их не всерьез, а на основе опыта дизайнера, иногда даже думая, что чем меньше емкость, тем лучше. При высокоскоростном проектировании мы должны учитывать паразитные параметры конденсаторов, количественно рассчитать количество развязывающих конденсаторов, емкость каждого конденсатора и конкретное положение размещения, чтобы убедиться, что сопротивление системы находится в контролируемом диапазоне, основным принципом является требуемый развязывающий конденсатор, без потерь и без лишних конденсаторов.

2 - Наземный отскок

Когда скорость на краю высокоскоростного устройства составляет менее 0,5 ns, скорость обмена данными от шины данных большой емкости очень быстра. Когда он создает сильные волны в энергетическом слое, которые могут повлиять на сигнал, возникает проблема нестабильности мощности. При изменении тока через контур заземления напряжение возникает из - за индуктивности контура. Когда подъем вдоль сжатия, скорость изменения тока увеличивается, а напряжение отскока от заземления увеличивается. На этом этапе плоскость заземления (земля) больше не является идеальным нулевым уровнем, и источник питания не является идеальным потенциалом постоянного тока. Когда количество переключающихся дверей увеличивается, отскок от земли становится более серьезным. Для 128 - разрядной шины может быть 50 - 100 линий ввода / вывода, которые переключаются вдоль одного часового пояса. На этом этапе индуктивность, обратная связь с питанием и контуром заземления, которые одновременно переключаются на привод ввода / вывода, должна быть как можно ниже, иначе при подключении к тому же заземлению в стационарном состоянии появится щетка напряжения. Отскок заземления можно увидеть повсюду, например, на чипе, упаковке, соединителе или монтажной плате, что может привести к отскоку заземления, что приведет к проблемам с целостностью питания.

С точки зрения технологического развития, восходящая линия устройства будет только уменьшаться, а ширина шины будет только увеличиваться. Единственный способ сохранить отскок заземления на приемлемом уровне - снизить мощность и распределить индуктивность заземления. Для чипов это означает переход к массивным чипам, размещение как можно большего количества источников питания и наземных линий и подключение проводов к максимально коротким пакетам для снижения индуктивности. Для инкапсуляции это означает инкапсуляцию подвижным слоем, что делает расстояние между плоскостями заземления источника питания ближе, как это используется в упаковке BGA. Для разъемов это означает использование большего количества заземленных выводов или перепроектирование разъемов, чтобы они имели внутреннее питание и плоскость заземления, например, ленточные линии на основе разъемов. Для монтажных плат это означает, что соседние источники питания и плоскость заземления должны быть как можно ближе. Поскольку индуктивность пропорциональна длине, соединение между источником питания и землей как можно короче уменьшит шум заземления.

3 - Распределительная система

Конструкция целостности электропитания является очень сложной проблемой, но в последние годы, как управлять сопротивлением между системой электропитания (питание и плоскость заземления) является ключом к дизайну. Теоретически, чем ниже сопротивление между энергосистемами, тем лучше, чем ниже сопротивление, тем меньше амплитуда шума и тем меньше потеря напряжения. В фактической конструкции PCB - пробы целевое сопротивление, которое мы хотим достичь, может быть определено путем указания максимального напряжения и диапазона изменений питания, а затем путем корректировки корреляционных факторов в цепи, чтобы сопротивление (связанное с частотой) каждой части системы питания приближалось к целевому сопротивлению.