Технология PCB - Анализ компоновки и проводки при проектировании гибридных сигналов печатных плат

Еще одна трудность современной гибридной сигнальной конструкции печатных плат заключается в растущем числе различных цифровых логических устройств, таких как GTL, LVTTL, LVCMOS и LVDS.Логические пороги и колебания напряжения для каждой логической схемы различны,но эти различные логические пороги имеют схемы с колебаниями напряжения,которые должны быть спроектированы вместе на PCB.Здесь,благодаря углубленному анализу высокоплотной,высокопроизводительной,гибридной сигнальной компоновки печатных плат и конструкции проводки,вы можете овладеть успешными стратегиями и технологиями.

фундамент для монтажа гибридных сигнальных цепей

Когда цифровые и аналоговые схемы разделяют одни и те же компоненты на одной и той же пластине,макет схемы и проводка должны быть упорядоченными.

При проектировании гибридного сигнала pcb плата существуют особые требования к электропроводке,которые требуют,чтобы аналоговый шум и шум цифровой схемы были изолированы друг от друга,чтобы избежать шумовой связи.Поэтому сложность компоновки и проводки возрастает.Особые требования к линиям электропередач и требования к изоляции шумовой связи между аналоговыми и цифровыми схемами еще больше усложняют компоновку и проводку гибридных сигналов печатных плат.

Если источник питания аналогового усилителя в преобразователе A/D соединен с цифровым источником питания преобразователя A/D,это,вероятно,вызовет взаимодействие аналоговой и цифровой частей схемы.Возможно,из за расположения разъема ввода / вывода схема компоновки должна смешивать проводку цифровых и аналоговых схем.

Перед макетом и проводкой инженер должен определить основные недостатки макета и схемы проводки. Даже при неправильном суждении большинство инженеров склонны использовать информацию о макете и проводке для выявления потенциальных электрических эффектов.

Ниже приводится описание компоновки и технологии проводки гибридных сигналов печатных плат с помощью интерфейсной карты OC48. OC48 представляет собой стандарт световой несущей 48,который в основном обеспечивает последовательную оптическую связь на 2.5 Гб.Это один из стандартов широкополосной оптической связи в современном коммуникационном оборудовании.Интерфейсная карта OC48 содержит несколько типичных проблем с компоновкой pcb плата и проводкой гибридного сигнала.Процесс компоновки и проводки определит порядок и шаги решения компоновки pcb плата гибридного сигнала.

Карта OC48 содержит оптический приемопередатчик для двустороннего преобразования световых сигналов и аналоговых электрических сигналов.Процессор аналогового ввода или вывода цифровых сигналов, который DSP преобразует эти аналоговые сигналы в цифровой логический уровень, может быть подключен к микропроцессорам, программируемым решеткам дверей, DSP и интерфейсным схемам микропроцессорных систем на карте OC48.Он также включает в себя независимое запирающее кольцо, фильтр мощности и локальный источник опорного напряжения.

Среди них микропроцессор является устройством с несколькими источниками питания,основным источником питания является 2В,а источником питания сигнала 3,3В I/O совместно пользуются другие цифровые устройства на панели. Отдельные источники цифровых часов предоставляют часы для OC48 I/O,микропроцессоров и систем I/O.

После проверки компоновки и требований к проводке различных функциональных блоков первоначально было рекомендовано использовать 12 - слойную пластину. Конфигурация микрополос и полосчатых слоев может безопасно уменьшить связь между соседними слоями проводки и улучшить управление сопротивлением. Заземление устанавливается между первым и вторым уровнями, чтобы изолировать проводку чувствительного аналогового эталонного источника, ядра процессора и источника питания PLL - фильтра от микропроцессоров и DSP - устройств на первом уровне. Площади питания и заземления всегда появляются в паре, так же, как и при совместном использовании плоскости питания 3,3 В на карте OC48. Это уменьшит сопротивление между источником питания и землей, тем самым уменьшив шум на сигнале питания.

Избегайте запуска цифровых часовых линий и высокочастотных аналоговых сигнальных линий вблизи плоскости питания, иначе шум сигнала питания будет связан с чувствительным аналоговым сигналом.

В соответствии с потребностями цифровой сигнальной проводки, тщательно рассмотрите использование источника питания и моделирование плоских отверстий заземления (разделение), особенно на входных и выходных концах гибридного сигнального оборудования.Проникновение через отверстие в соседнем сигнальном слое приведет к разрыву сопротивления и плохому контуру линии передачи.Это приведет к проблемам с качеством сигнала,временем и EMI.

Иногда добавление нескольких заземленных слоев или использование нескольких внешних слоев в качестве местного слоя питания или заземления под устройством может устранить отверстие и избежать вышеуказанных проблем.На картах OC48 используется несколько заземлений.Поддержание симметрии укладки в положении открытых и проводных слоев позволяет избежать деформации карт и упростить процесс изготовления.Поскольку 1 унция покрытой медью пластины обладает высокой толерантностью к большому току, силовой слой 3,3 В и соответствующий заземленный слой должны использовать 1 унцию покрытой медью пластины,а другие слои могут использовать 0,5 унции покрытой медью пластины. Это может уменьшить переходный высокий ток или пик, вызванный колебаниями напряжения.

Если сложные системы спроектированы вверх от заземления, для поддержки кабельного слоя и заземленного изоляционного слоя должны использоваться карты толщиной 0093 и 0100 дюймов. Толщина карты также должна быть скорректирована в соответствии с размером перфорированного сварного диска и характеристиками проводки отверстия, чтобы отношение диаметра отверстия к толщине готовой карты не превышало соотношение сторон металлизированного отверстия, предоставляемое изготовителем.

Если вы хотите спроектировать недорогой, высокопроизводительный коммерческий продукт с наименьшим количеством слоев проводки, вы должны тщательно рассмотреть детали проводки для всех специальных источников питания на гибридном сигнальном PCB перед макетом или проводкой. Перед началом макета и проводки пусть целевой производитель рассматривает предварительный план стратификации. В основном, расслоение должно основываться на толщине готовой продукции, количестве слоев, весе меди, сопротивлении (с допуском) и размерах сварных дисков и отверстий с минимальным пробоем. Производитель должен предоставить письменные рекомендации по иерархии.

Программа должна включать все примеры конфигурации для управления полосами сопротивления и микрополосами. Вам нужно объединить прогноз сопротивления с сопротивлением производителя.Затем в инструментах моделирования, используемых для разработки правил проводки CAD, эти прогнозы сопротивления используются для проверки характеристик проводки сигнала.

Расположение панелей OC48

Высокоскоростные аналоговые сигналы между оптическим приемопередатчиком и DSP очень чувствительны к внешнему шуму. Аналогичным образом, все специальные схемы питания и опорного напряжения также приводят к большому количеству связей между аналоговыми картами и цифровыми схемами передачи мощности. Иногда из - за ограничений формы коробки приходится проектировать пластины высокой плотности. Из - за более высокого положения внешней карты доступа оптического кабеля и относительно высоких размеров компонентов оптического приемопередатчика положение приемопередатчика в карте в значительной степени фиксировано. Позиция и распределение сигналов разъема I/O системы также фиксированы. Это базовая работа, которую необходимо выполнить до начала раскладки.

Как и большинство успешных схем моделирования и проводки с высокой плотностью, макет должен соответствовать требованиям проводки, а требования к макету и проводке должны быть сбалансированы.Для аналоговой части гибридного сигнала PCB и локального ядра CPU с рабочим напряжением 2В метод « раскладки перед проводкой» не рекомендуется.Для карт OC48 сначала должна быть проведена интерактивная проводка аналоговой схемы DSP,включающая аналоговое опорное напряжение и конденсатор шунтирования аналогового источника питания. После завершения проводки весь DSP с аналоговыми компонентами и проводкой должен быть размещен достаточно близко к оптическому приемопередатчику, чтобы полностью обеспечить минимальную длину, изгиб и перфорацию проводки от высокоскоростного аналогового дифференциального сигнала до DSP.Симметричность дифференциальной компоновки и проводки уменьшит влияние конформного шума. Однако трудно предсказать оптимальный вариант макета до проводки.

Для руководства по проектированию макета печатных плат проконсультируйтесь с дистрибьютором чипов. Прежде чем проектировать в соответствии с руководящими принципами, необходимо полностью общаться с инженерами приложениями дистрибьюторов. Многие дистрибьюторы чипов имеют строгие временные ограничения на предоставление высококачественных рекомендаций по макету.Иногда решения, которые они предлагают, являются жизнеспособными для « клиентов первого уровня», которые используют устройство. В области проектирования целостности сигнала (SI) конструкция целостности сигнала нового устройства особенно важна. В соответствии с основными инструкциями дистрибьютора и в сочетании с конкретными требованиями к каждому источнику питания и заземлению в упаковке, вы можете начать компоновку и проводку карт OC48 с интегрированным DSP и микропроцессором.