Технология PCB - Методы и навыки проектирования PCB 1

Как выбрать PCB - панель

Выбор PCB - панелей должен быть сбалансирован с учетом требований проектирования и массового производства и затрат. Проектные требования включают электрическую и механическую части. При проектировании очень высокоскоростных PCB - панелей (частота больше ГГц) эта проблема с материалом обычно более важна. Например, диэлектрические потери часто используемого материала FR - 4 на частотах нескольких ГГц окажут большое влияние на ослабление сигнала и могут быть неуместными. Что касается электричества, обратите внимание, подходят ли диэлектрические константы и диэлектрические потери для проектных частот.

2 Как избежать высокочастотных помех?

Основная идея предотвращения высокочастотных помех заключается в минимизации помех от электромагнитных полей высокочастотных сигналов, так называемых перекрестных помех (crosstalk). Можно увеличить расстояние между высокоскоростными и аналоговыми сигналами или добавить линии заземления / шунтирования к аналоговым сигналам. Кроме того, обратите внимание на шумовые помехи цифрового заземления от аналогового заземления.

Как решить проблему целостности сигнала в высокоскоростном проектировании?

Целостность сигнала в основном является проблемой соответствия сопротивлений. Факторы, влияющие на соответствие сопротивлений, включают структуру источника сигнала и выходное сопротивление, характеристическое сопротивление линии следа, характеристики конца нагрузки и топологическую структуру линии следа. Решение состоит в том, чтобы прекратить (концевое соединение) и настроить топологическую структуру проводки.

4. Как осуществляется дифференциальный подход?

Есть два момента, на которые следует обратить внимание при построении дифференциальных пар. Один из них заключается в том, что длина двух проводов должна быть как можно длиннее, а другой - расстояние между двумя проводами (это расстояние определяется дифференциальным сопротивлением) должно быть постоянным, то есть параллельным. Существует два параллельных способа, один из которых состоит в том, что два провода работают бок о бок на одном и том же уровне, а другой - что два провода работают на двух соседних слоях вверх и вниз (вверх и вниз). Как правило, первые имеют больше параллельных реализаций.

Как реализовать дифференциальную линию распределения для часовых сигнальных линий с одним выходным зажимом?

Для использования дифференциальных линий распределения имеет смысл, чтобы источник сигнала и приемный конец были дифференциальными сигналами. Поэтому для часовых сигналов с одним выходным зажимом невозможно использовать дифференциальную линию распределения.

Можно ли добавить соответствующие резисторы между разностными парами на приемном конце?

Сопротивление соответствия между разностными парами приемного конца обычно суммируется, и его значение должно быть равно значению дифференциального сопротивления. Качество сигнала будет лучше.

Почему провода дифференциальных пар должны быть наиболее близкими и параллельными?

Подключение к дифференциальной паре должно быть достаточно близким и параллельным. Так называемое правильное расстояние связано с тем, что расстояние влияет на величину дифференциального сопротивления, которое является важным параметром при проектировании дифференциальной пары. Параллельность также необходима для поддержания последовательности дифференциальных сопротивлений. Если две линии внезапно приближаются, дифференциальное сопротивление будет непоследовательным, что повлияет на целостность сигнала и задержку временных рядов.

8 Как справиться с некоторыми теоретическими конфликтами в реальной проводке

1. По существу, разделение и изоляция аналогового / цифрового заземления являются правильными. Следует иметь в виду, что линии сигнального следа должны по возможности не проходить через разделенные места (рвы), а пути обратного тока питания и сигнала не должны быть слишком большими.

Кристаллические генераторы представляют собой аналоговые осцилляционные схемы с положительной обратной связью. Чтобы иметь стабильный колебательный сигнал, он должен соответствовать усилению кольца и фазовым нормам. Колебания этого аналогового сигнала могут быть легко нарушены. Даже с добавлением защитной линии заземления помехи могут быть полностью изолированы. Если расстояние слишком велико, шум на плоскости земли также влияет на осцилляционные схемы с положительной обратной связью. Поэтому расстояние между кристаллическим генератором и чипом должно быть как можно ближе.

Существует много конфликтов между высокоскоростной проводкой и требованиями EMI. Но основной принцип заключается в том, что увеличение сопротивления и емкости EMI или ферритовых магнитных шариков не приводит к тому, что некоторые электрические характеристики сигнала не соответствуют спецификации. Поэтому лучше всего использовать навыки расположения следов и укладки PCB для решения или уменьшения проблем EMI, таких как высокоскоростные сигналы, поступающие во внутренний слой. Наконец, для уменьшения повреждения сигнала используются резистивные конденсаторы или ферритовые магнитные шарики.

Как разрешить противоречие между искусственным и автоматическим подключением высокоскоростных сигналов?

В настоящее время большинство автоматических маршрутизаторов с сильной проводкой устанавливают ограничения для управления методом намотки и количеством пробоин. Возможности и ограничения моточного двигателя в разных компаниях EDA иногда сильно различаются. Например, достаточно ли ограничений для управления способом змеевидной обмотки, возможно ли контролировать расстояние между следами дифференциальных пар и т. Д. Это повлияет на то, соответствует ли метод автоматической проводки замыслу дизайнера. Кроме того, сложность ручной регулировки проводов также абсолютно связана с возможностью намотки. Например, движущая способность трассировки, толкающая способность перфорации или даже толкающая способность трассировки к медному покрытию и т. Д. Поэтому выбор маршрутизатора с мощным двигателем обмотки является решением.

10. В отношении образца.

Тестовые пластины используются для измерения с помощью TDR (рефлектометра временной области) соответствия характеристик сопротивления производимой пластины PCB проектным требованиям. Как правило, сопротивление, которое нужно контролировать, имеет два случая: однопроводные и дифференциальные пары. Таким образом, ширина линии и расстояние между линиями на образце (при наличии дифференциальной пары) должны быть такими же, как и у линии, подлежащей управлению. Наиболее важным является измерение места приземления во время процесса. Чтобы уменьшить индуктивность заземления, положение заземления зонда TDR обычно очень близко к кончику зонда. Поэтому расстояние и метод между точкой измерения сигнала на образце и местом заземления должны соответствовать используемому зонду.

11. При высокоскоростной конструкции ПХБ пустая область сигнального слоя может быть покрыта медью, и как медное покрытие с несколькими сигнальными слоями должно быть распределено по земле и источнику питания?

Как правило, медное покрытие пустой области в основном заземлено. При нанесении меди рядом с высокоскоростной сигнальной линией просто обратите внимание на расстояние между медью и сигнальной линией, поскольку приложенная медь немного уменьшает характеристическое сопротивление линии следа. Также будьте осторожны, чтобы не влиять на характеристическое сопротивление других слоев, например, в структуре двухполосных линий.

Можно ли использовать микрополосную линейную модель для расчета характеристического сопротивления сигнальной линии на уровне мощности? Можно ли использовать модель полосы для вычисления сигнала между источником питания и плоскостью заземления?

Да, при расчете характеристического сопротивления как плоскость питания, так и плоскость заземления должны рассматриваться как опорная плоскость. Например, четырехслойная пластина: верхний слой электропитания, нижний слой заземления. На этом этапе модель характеристического сопротивления верхнего слоя представляет собой микрополосную линейную модель, основанную на плоскости мощности в качестве опорной плоскости.

13. Может ли программное обеспечение на печатных платах высокой плотности при нормальных условиях автоматически генерировать точки тестирования для удовлетворения потребностей массового производства?

Как правило, автоматически ли программное обеспечение генерирует тестовые точки для удовлетворения требований к тестированию, зависит от того, соответствует ли спецификация добавления тестовых точек требованиям испытательного устройства. Кроме того, если проводка слишком плотная и спецификация для добавления тестовых точек является строгой, может не быть автоматического добавления тестовых точек к каждому отрезку. Конечно, вам нужно вручную заполнить место для тестирования.

14. Повлияет ли увеличение числа контрольных точек на качество высокоскоростных сигналов?

Влияет ли это на качество сигнала, зависит от метода добавления тестовой точки и скорости сигнала. По сути, можно добавить дополнительную тестовую точку на линию (без использования существующих пробоин или DIP - выводов в качестве тестовой точки) или вытащить короткую линию из линии. Первый эквивалентен добавлению небольшого конденсатора на линию, а второй является дополнительной ветвью. Обе ситуации в большей или меньшей степени влияют на высокоскоростные сигналы, степень воздействия зависит от частотной скорости сигнала и скорости края сигнала. Размер удара можно определить с помощью моделирования. В принципе, чем меньше тестовая точка, тем лучше (конечно, она должна соответствовать требованиям тестового инструмента), и чем короче ветвь, тем лучше.

Несколько ПХБ образуют систему, как должны соединяться наземные линии между пластинами?

Когда сигналы или источники питания между каждой пластиной PCB соединяются друг с другом, например, когда пластина A имеет источник питания или сигнал отправляется на пластину B, должно быть равное количество тока, протекающего из земли обратно в пластину A (это закон тока Кирхоффа). Электрический ток на этой земле найдет место, где сопротивление наименьшее. Таким образом, на каждом интерфейсе, будь то соединение питания или соединение сигнала, количество выводов, выделенных заземлению, не должно быть слишком малым, чтобы уменьшить сопротивление и, следовательно, уменьшить шум на заземлении. Кроме того, вы можете проанализировать весь электрический контур, особенно большую часть тока, и настроить соединение заземления или линии заземления для управления потоком тока (например, создать низкое сопротивление в определенном месте, чтобы большая часть тока текла откуда - то из этого Go), чтобы уменьшить влияние на другие более чувствительные сигналы.

Можете ли вы представить некоторые зарубежные технические книги и материалы по высокоскоростному проектированию PCB?

В настоящее время высокоскоростные цифровые схемы используются в смежных областях, таких как сети связи и компьютеры. Что касается сетей связи, то рабочие частоты PCB - панелей достигли ГГц, и, насколько я знаю, слои достигают 40 слоев. Компьютерные приложения также связаны с достижениями в области микросхем, как на универсальных ПК, так и на серверах, а максимальная рабочая частота на панелях достигает более 400 МГц (например, Rambus). Для удовлетворения потребностей в высокоскоростной и высокоплотной проводке постепенно возрастают требования к слепым отверстиям / погруженным перфорациям, микроорганизмам и аккумуляционным процессам. Эти требования к дизайну доступны производителям для массового производства.

Вот несколько хороших технических книг:

Говард В. Джонсон, « Высокоскоростной цифровой дизайн - Руководство по черной магии»;

2. Stephen H. Hall, "Дизайн высокоскоростных цифровых систем";

3.Брайан Янг, "Целостность цифрового сигнала";

Douglas Brook, "Проблемы целостности и дизайн печатных плат".

17. Две часто упоминаемые формулы характеристического сопротивления:

a. Микрозона

Z = {87 / [sqrt (ER + 1.41)] ln [5.98H / (0.8W + T)], где W - ширина линии, T - толщина меди линии следа, H - расстояние от линии следа до опорной плоскости, а Er - диэлектрическая константа материала PCB. Когда 0.1 < (W / H) < 2.0 и 1 < (Er) < 15, эта формула должна быть применена.

b. Ленточные линии

Z = [60 / sqrt (Er)] ln {4H / [0,67 \ (T + 0.8W)]}, где H представляет собой расстояние между двумя эталонными плоскостями, а след находится посередине двух эталонных поверхностей. Когда W / H < 0.35 и T / H < 0.25, эта формула должна быть применена.

18. Можно ли добавить наземную линию в середине дифференциальной сигнальной линии?

Обычно невозможно добавить заземление в середине дифференциального сигнала. Потому что наиболее важным аспектом применения дифференциального сигнала является использование преимуществ связи между дифференциальными сигналами, таких как устранение потока и шумостойкость. Если добавить заземление посередине, это нарушит эффект связи.

Требует ли жесткий гибкий дизайн панелей специального программного обеспечения и спецификаций для проектирования? Где мы можем провести такую обработку плат в Китае?

Вы можете использовать универсальное программное обеспечение для проектирования PCB для проектирования гибких печатных схем (гибких печатных схем). Он также производится производителями FPC в формате Gerber. Поскольку производственный процесс отличается от обычного ПХД, различные производители будут ограничивать минимальную ширину линии, минимальное расстояние между линиями и минимальное пробоину в зависимости от их производственных мощностей. Кроме того, он может быть усилен прокладкой медной корки в поворотных точках гибких плат. Что касается производителей, вы можете найти "FPC" в Интернете в качестве запроса по ключевым словам.

Каковы принципы правильного выбора места соприкосновения между PCB и оболочкой?

Принцип выбора места заземления PCB и корпуса заключается в том, чтобы использовать заземление коробки, чтобы обеспечить путь с низким сопротивлением для возвратного тока и контролировать путь возвратного тока. Например, обычно вблизи высокочастотных устройств или генераторов часов заземление PCB может быть подключено к заземлению коробки с помощью фиксированных винтов, чтобы минимизировать площадь всего контура тока и уменьшить электромагнитное излучение.