Технология PCB - Методы проектирования и защиты высокоскоростных сигналов PCB

В процессе проектирования и производства высокоскоростных печатных плат PCB инженеры должны начать с проводки и настройки компонентов, чтобы гарантировать, что такие платы PCB имеют хорошую целостность передачи сигнала. В сегодняшней статье мы расскажем начинающим инженерам о некоторых технологиях проводки, которые часто используются при проектировании целостности сигналов PCB, надеясь помочь новичкам в повседневном обучении и работе.

Печатные платы PCB

При проектировании высокоскоростных печатных плат PCB стоимость печатных схем на основе пропорциональна количеству слоев и площади поверхности базовой платы. Поэтому, без ущерба для функциональности и стабильности системы, инженеры должны использовать минимальное количество слоев для удовлетворения реальных проектных потребностей, что неизбежно приведет к увеличению плотности проводки. При проектировании проводки PCB, чем больше ширина проводки Fine, тем меньше интервал, тем больше последовательное возмущение между сигналами и тем меньше мощность передачи. Поэтому при выборе размера следа необходимо учитывать различные факторы.

В процессе проектирования схемы PCB инженеры должны придерживаться следующих принципов:

Во - первых, конструктор должен свести к минимуму изгиб проводов между выводами высокоскоростных схем во время проводки и использовать 45 - градусную складную линию для уменьшения внешнего отражения и взаимной связи высокочастотных сигналов.

Во - вторых, при проводке плат PCB проектировщик должен максимально сократить промежутки между выводами высокочастотных схем и между слоями между выводами. Высокочастотные цифровые сигнальные линии должны быть как можно дальше удалены от аналоговых и контрольных цепей.

В дополнение к вышеупомянутым мерам предосторожности при проводке PCB инженеры также должны проявлять осторожность при обработке дифференциальных сигналов. Поскольку дифференциальные сигналы имеют одинаковую амплитуду и направление, магнитные поля, создаваемые двумя сигнальными линиями, компенсируют друг друга и могут эффективно снижать EMI. Расстояние между дифференциальными линиями часто приводит к изменениям в дифференциальном сопротивлении, а несогласованность дифференциального сопротивления может серьезно повлиять на целостность сигнала. Таким образом, в реальном дифференциальном распределении разница в длине между двумя сигнальными линиями дифференциального сигнала должна контролироваться по восходящей линии сигнала. В пределах 20% электрической длины. Когда позволяют условия, дифференциальные линии распределения должны соответствовать принципу спинки к спине и находиться в том же слое проводки. При установке расстояния между линиями дифференциального распределения инженер должен убедиться, что оно не менее чем в 1 раз больше ширины линии. Расстояние между линиями дифференциального следа и другими сигнальными линиями должно быть в три раза больше ширины линии.

Способы защиты при проектировании высокоскоростных PCB

Скорость передачи высокоскоростных систем проектирования и проводки PCB неуклонно ускоряется, но также приводит к некоторым помехам. Это связано с тем, что чем выше частота передачи информации, тем выше чувствительность сигнала и их энергия слабее. В это время проводная система более уязвима для помех.

Высокоскоростной дизайн PCB

Вмешательство отсутствует. Кабели и оборудование могут создавать помехи другим компонентам или подвергаться серьезным помехам со стороны других источников помех, таких как: экраны компьютеров, мобильные телефоны, электродвигатели, устройства радиорелейной связи, передачи данных и силовые кабели. Кроме того, потенциальные подслушивающие устройства, киберпреступность, И хакеров становится все больше, потому что их перехват передачи информации по кабелю UTP может привести к огромным разрушениям и потерям.

В частности, при использовании высокоскоростных сетей передачи данных время, необходимое для перехвата большого количества информации, значительно меньше, чем скорость, необходимая для перехвата низкоскоростной передачи данных. Двойная скрутка в двойной скрутке данных может полагаться на свою собственную скрутку, чтобы противостоять внешним помехам и перекрестным помехам между двумя скрученными проводами на низких частотах, но на высоких частотах (особенно когда частота превышает 250 МГц) только скрутка линии больше не может достичь цели защиты от помех, и только экран может противостоять внешним помехам.

Кабельный экран функционирует как экран Фарадея, и сигнал помех попадает в экран, но не в проводник. Таким образом, передача данных может работать без сбоев. Поскольку экранированные кабели имеют более низкую радиационную эмиссию, чем незащищенные кабели, они предотвращают перехват сетевой передачи. Защитные сети (экранированные кабели и компоненты) могут значительно снизить уровень электромагнитного излучения, которое может быть перехвачено при входе в окружающую среду.

Существуют два основных типа помех выбора экрана для различных полей помех: электромагнитные помехи и радиочастотные помехи. Электромагнитные помехи (EMI) в основном являются низкочастотными помехами. Электрические двигатели, люминесцентные лампы и линии электропитания являются общими источниками электромагнитных помех. Радиочастотные помехи (RFI) относятся к радиочастотным помехам, главным образом высокочастотным. Радио, телевидение, радиолокационная и другая радиосвязь являются общими источниками радиочастотных помех.

Для защиты от электромагнитных помех наиболее эффективным является выбор плетеного экрана, так как он имеет более низкое критическое сопротивление; Для радиочастотных помех наиболее эффективными являются фольговые экраны, так как плетеные экраны зависят от изменения длины волны, и создаваемый ими зазор позволяет высокочастотным сигналам свободно входить и выходить из проводника; Для высокочастотных гибридных полей помех следует использовать экран, сочетающий фольгу с широкополосным покрытием с плетеными сетями. Как правило, чем выше покрытие сетчатого экрана, тем лучше эффект экранирования.