Технология PCB - разработка высокоскоростных технологий проектирования PCB

(1) Проблемы, связанные с разработкой электронной системы (PCB Design)

В связи с масштабным повышением сложности и интеграции проектирования системы, электронные системные дизайнеры занимаются проектированием схемы свыше 100мгц, а рабочая частота шины достигла или превысила 50мгц, а некоторые даже превысили 100мгц. В настоящее время около 50% конструкций имеют тактовую частоту более 50 МГЦ, и почти 20% конструкций имеют тактовую частоту более 120 МГЦ.

При работе системы на частотах 50мгц будут возникать проблемы с действием линии электропередачи и целостности сигнала; Когда системные часы достигают 120мгц, если не используются знания о конструкции высокоскоростных цепей, ПХД, разработанные на основе традиционных методов, не будут работать. Таким образом, технология высокоскоростного проектирования ПХД превратилась в метод проектирования, который должны взять на вооружение разработчики электронных систем. Управляемость процессом проектирования может быть достигнута только с помощью методов проектирования высокоскоростных сетей дизайнеров.

(2) что такое высокоскоростная схема

Считается, что если частота цифровой логической схемы достигает или превышает 45мгц ~ 50мгц, а схема, работающая над этой частотой, занимает определенную долю всей электронной системы (например, 1/3), то она называется высокоскоростной схемой.

На самом деле, гармоническая частота края сигнала выше, чем частота самого сигнала. Именно подъемы и падения краев сигнала (или скачки сигнала) приводят к неожиданным результатам в передаче сигнала. Поэтому, по общему мнению, если задержка с распространением сигнала превышает 1/2 времени восстановления светового конца движения цифрового сигнала, то такие сигналы считаются высокоскоростными и оказывают воздействие на передаточную линию.

Передача сигнала происходит в тот момент, когда состояние сигнала меняется, например, время подъема или падения. Сигнал проходит через определенный период времени от конца движения до конца приема. Если время передачи меньше половины времени подъема или падения, отраженный сигнал от принимающего конца достигнет конца движения до изменения состояния сигнала. И наоборот, отраженный сигнал достигнет конца привода после изменения состояния сигнала. Если отраженный сигнал является сильным, то накладываемая сверху волна может изменить логическое состояние.

(3) определение высокоскоростных сигналов

Выше мы определили предварительные условия для возникновения эффектов линии передачи, но как мы узнаем, является ли задержка линии больше 1/2 времени восстановления сигнала конца привода? Как правило, типичное значение времени восстановления сигнала может быть указано в руководстве по устройству, а время распространения сигнала определяется фактической длиной проводки в конструкции печатной платы. Соответствие между временем восстановления сигнала и допустимой длиной проводки (задержка).

Задержка на единицу дюйма на ПХД составляет 0,167ns. Однако, если на сетевом кабеле установлено много vias, множество булавок устройств и множество ограничений, задержка увеличится. Как правило, время восстановления сигнала высокоскоростных логических устройств составляет около 0,2 нс. Если на доске имеются чипы GaAs, то максимальная длина проводки составляет 7,62 мм.

Tr-время восстановления сигнала, а Tpd-задержка распространения сигнала. Если Tr≥4Tpd, сигнал падает в безопасной зоне. Если 2Tpd≥Tr≥4Tpd, сигнал падает в регионе неопределенности. Если Tr≤2Tpd, сигнал падает в проблемную область. Для сигналов, падающих в неопределенных и проблемных районах, следует использовать высокоскоростные методы проводки PCB. PCB Design