PCB Haberleri - Mükemmel bir PCB tahtasını nasıl tasarlayabiliriz?

Herkes PCB Layout'in devre diagram ını gerçek bir PCB devre tahtasına dönüştürmek olduğunu biliyor ama bu basit bir süreç değil. Yabancı ülkelerde birçok insan PCB tasarım sanatı diyor. PCB tahtasını yapmak zor değil, ama iyi yapılmalı. İşleri tamamen fark etmek için PCB kullanmak kolay bir görev değil.

Mikro elektronik alanındaki iki büyük zorluk yüksek frekans sinyallerinin ve zayıf sinyallerin işlemidir. Bu konuda, PCB üretimin seviyesi özellikle önemlidir. Aynı prensip tasarımı, aynı komponentler ve farklı insanlar tarafından üretilen PCB'ler farklı sonuçları vardır. Peki nasıl iyi bir PCB tahtası yapabiliriz? Geçtiğimiz tecrübelerimize göre, aşağıdaki açılar hakkında konuşmak istiyorum:

İlk: açık tasarım hedefleri

Tasarım görevini alırken ilk defa tasarım amaçlarını a çıklamalıyız, sıradan bir PCB tahtası, yüksek frekans bir PCB tahtası, küçük sinyal işleme tahtası ya da yüksek frekans ya da küçük sinyal işlemesi olan PCB tahtası. Eğer sıradan bir PCB tahtası ise, düzenleme ve düzenleme mantıklı ve sağlam olduğu sürece ve mekanik boyutları doğru, orta yük hatları ve uzun hatlar varsa, bazı ölçüler yükünü azaltmak için kullanılmalı, uzun hattı sürmek için güçlendirilmeli ve odaklanma uzun hattı refleksiyonlarını engellemek. Tahtada 40MHz'dan fazla sinyal çizgiler olduğunda, çizgiler arasındaki karışık konuşma gibi bu sinyal çizgilere özel düşünceler yapılmalı. Eğer frekans yüksektirse, dönüşün uzunluğunda daha sert bir sınır var. Bölünmüş parametrelerin a ğ teorisine göre, yüksek hızlı devre ve sürücü arasındaki etkileşim kararlı bir faktördür ve sistem tasarımında göz kulak edilemez. Kapı iletişim hızı arttığında sinyal çizgilerdeki opposityonun uygun şekilde arttırılacak ve yakın sinyal çizgiler arasındaki kısıtlık proporsyonal olarak arttırılacak. Genelde yüksek hızlı devrelerin enerji tüketimi ve ısı patlaması da çok büyük, bu yüzden yüksek hızlı PCB yapılıyor. Yeterince dikkat çekmeli.

Milivolt veya mikrovolt seviyesinde bile zayıf sinyaller varken, bu sinyal hatlarının özel dikkatine ihtiyacı var. Küçük sinyaller çok zayıf ve diğer güçlü sinyallerden müdahale etmek için çok mantıklı. Güvenlik ölçüleri sık sık ihtiyaç duyuyor, yoksa sinyal-sesle bağlantısını kesecekler. Sonuç olarak kullanışlı sinyal sesle birleştirilir ve etkili şekilde çıkarılmaz.

Tahtanın komisyonu tasarlama sahnesinde de düşünmeli. Teste noktasının fiziksel yeri, teste noktasının ve diğer faktörlerin izolasyonu görmezden gelemez çünkü bazı küçük sinyaller ve yüksek frekans sinyalleri ölçüm sonunda doğrudan eklemez.

Ayrıca, tahta katlarının sayısı, kullanılan komponentlerin paket şeklini ve tahta mekanik gücünü düşünmeli. PCB tahtasını yapmadan önce tasarım amaçlarının iyi bir fikriniz olmalı.

İki. Kullanılan komponentlerin fonksiyonlarının düzenini ve yönlendirme ihtiyaçlarını anlayın

Biliyoruz ki bazı özel komponentlerin LOTI ve APH tarafından kullanılan analog sinyal amplifikatörü gibi düzenlemede ve rotada özel ihtiyaçları vardır. Analog sinyal amplifikatörü stabil bir güç sağlığı ve küçük parçası gerekiyor. Analog küçük sinyal parças ını güç cihazından mümkün olduğunca uzakta tutun. OTI tahtasında, küçük sinyal genişletici bir parçası da özellikle elektromagnet araştırmalarını korumak için korumak üzere kalkan örgütüyle ekipmektedir. GLINK çipi, NTOI tahtasında kullanılan ECL teknolojisini kullanır ve çok güç tüketir ve sıcaklık üretir. Hazırlığındaki sıcak dağıtım sorununa özel düşünce verilmeli. Doğal ısı parçalanması kullanılırsa, GLINK çipi relativ düz hava döngüsü ile yerleştirilmeli. Ve sıcaklık yayılmış diğer çiplere büyük bir etkisi yaramaz. Eğer board konuşmacılar veya diğer yüksek güç cihazları ile ekipman edilirse, güç tasarımına ciddi bir kirlenme sebebi olabilir. Bu nokta da yeterince dikkatli olmalı.

Üç. Komponent düzenleme düşünceleri

Komponentlerin düzeninde düşünülmeli ilk faktör elektrik performansı. Mümkün olduğunca yakın bağlı komponentleri birleştir, özellikle hızlı hatlar için, güç sinyalleri ve küçük sinyal aygıtları oluşturduğunda onları mümkün olduğunca kısa kısa kısa yapın. Ayrılmak için. Devre performansını toplamak için, komponentler düzgün ve güzel ve sınamak kolay yerleştirilmeli. Tahtanın mekanik büyüklüğü ve soketin yeri de dikkatli olarak düşünmeli.

Yüksek hızlı sistemdeki bağlantı çizgisinin altındaki ve iletişim gecikme zamanı da sistem tasarımında düşünülecek ilk faktörlerdir. Sinyal çizgisindeki yayınlama zamanının genel sistem hızına büyük etkisi var, özellikle hızlı ECL devreleri için. Tümleşik devre bloğu kendisi çok hızlı olsa da, bu sistemin hızını büyük düşürebilecek sıradan bağlantı çizgilerinin kullanımına neden oluyor. Değiştirme kayıtları ve sinkron sayıları gibi eşzamanlı çalışma bölümleri aynı eklenti tahtasında en iyi yerleştirilir, çünkü farklı eklenti tahtalarındaki saatler Sinyal geçirme zamanı eşit değil, bu da değiştirme kayıtlarının büyük bir hata oluşturmasına sebep olabilir. Eğer bir tahta yerleştirilemezse, saat çizgisinin uzunluğu ortak saat kaynağından her eklenti tahtasına eşit olmalı.

Dördüncüsü, sürücülerin düşünmesi

OTNI ve yıldız optik fiber ağının tasarımının tamamlanmasıyla, gelecekte tasarlanması gereken 100MHz üzerindeki yüksek hızlı sinyal hatları ile daha fazla tahtalar olacak. Burada yüksek hızlı hatların bazı temel fikirleri girecek.

1. Transmission hattı

Bastırılmış devre tabağındaki her "uzun" sinyal yolu bir tür transmis hattı olarak kabul edilebilir. Eğer çizginin yayınlama gecikmesi sinyal yükselmesi zamanından çok kısa olursa, sinyal yükselmesi döneminde üretilen ana yansımalar alt katlanacaktır. Yüksek atış, çalma ve çalma artık bulunmuyor. Ağımdaki MOS devrelerinin çoğu için, yayılma zamanının yükselmesi ve yayılma zamanının oranı çok daha büyükdür, izleri sinyal bozulması olmadan metre kadar sürebilir. Daha hızlı mantıklı devreler için, özellikle hızlı ECL.

Birleşik devreler için, sınır hızının artması yüzünden, eğer başka bir ölçü alınmazsa, izlerin uzunluğu sinyalin bütünlüğünü korumak için çok kısa olmalı.

Yüksek hızlı devreler ciddi dalga formu bozukluğu olmadan relativ uzun hatlarda çalışmak için iki yol var. TTL, hızlı düşen kenarları için Schottky diode çarpma yöntemini kabul ediyor, böylece a şağılığı toprak potansiyelinden aşağı bir diode voltaj düşürmesine çarpılır. “H”ın seviyesinde, bu sırtın genişliğini azaltır. Daha yavaş yükselme kenarı üstüne geçmesine izin verir, fakat “H” eyaletindeki devrelerin relatively yüksek çıkış impedansı (50～80Ω) tarafından kaynaklanır. Ayrıca "H" durumunun daha büyük bağışlanması nedeniyle, tekrarlama sorunu pek önemli değil. HCT seri aygıtları için, eğer Schottky diod çarpması ve seri dirençlik sonlandırma metodu birleştirilse, etkisi daha açık olacak.

Sinyal çizginin boyunca fan-out oluştuğunda, yukarıdaki TTL oluşturma yöntemi daha yüksek bir bit hızında ve daha hızlı bir kenar hızında biraz yetersiz görünüyor. Çünkü hatta yansıtlı dalgalar vardır, yüksek bir hızla sintezleştirilecekler, ciddi sinyal bozukluğu ve karşılaşma yeteneğini azaltırlar. Bu yüzden, yansıtma problemini çözmek için, genelde ECL sisteminde başka bir metod kullanılır: çizgi impedance eşleşme metodu. Bu şekilde, refleks kontrol edilebilir ve sinyalin bütünlüğünü garanti edilebilir.

Sıfır konuşurken, alışkanlı TTL ve CMOS aygıtları için daha yavaş sınır hızı ile iletişim hatları çok gerekli değil. Hızlı sınır hızlı ECL aygıtları için transmission hatları her zaman gerekli değil. Fakat iletişim hatlarını kullandığında, bağlantı gecikmesini tahmin etmek ve refleksiyonu kontrol etmek ve oscilasyon uygulaması üzerinde avantajları var. 1

Transfer çizgisinin kullanılmasına karar vermek için beş temel faktör var. Bunlar: (1) sistem sinyalinin sınır hızı, (2) bağlantı mesafeti (3) kapasitet yükü (ne kadar hayranlı), 4) dirençli yükü (çizgi sonlandırma yöntemi); (5) Sırtların ve aşağılığının yüzdesi (AC bağışlanma derecesi) mümkün.

2. Birkaç tür iletişim hattı

(1) Koksiyal kabel ve çevrili çift: Sistemler arasındaki bağlantılarda sık sık kullanılır. Koksiyal kablosun özellikleri engellemesi genellikle 50Ω ve 75Ω ve çevrili çift genellikle 110Ω.

(2) Bastırılmış devre masasındaki mikrostrip hattı

Mikrostrip çizgi strip yöneticidir (sinyal çizgi). Dünya uçağından ayırmak için bir dielektrik kullanılır. Eğer çizgi ve toprak uçağı arasındaki kalınlık, genişlik ve uzaklığın kontrol edilebilirse, özellikleri impedance de kontrol edilebilir. Mikrostrip çizgisinin özelliklerinin Z0'nun engellemesi:

Formülde:

6, dielektrik katının kalınlığıdır.

W, çizginin genişliği

t çizginin kalıntısı

Birim uzunluğunda mikrostrip çizgisinin geçirme zamanı sadece dielektrik konstantlerine bağlı ve çizgi genişliği ya da uzanımla ilgisi yok.

(3) Bastırılmış tahtada sız hattı

Bir striptiz çizgi, iki yönetici uçak arasındaki dielektrik ortasında yerleştirilmiş bir bakra striptiz çizgidir. Eğer çizginin kalınlığı ve genişliğini, ortamın dielektrik konstantlerini ve iki yönetici uçakların arasındaki uzağı kontrol edilebilirse, çizginin özellikleri de kontrol edilebilir. Striptiz çizginin özellikleri B'si:

Nerede: b, iki toprak tahtası arasındaki mesafe

W, çizginin genişliği

t çizginin kalıntısı

Aynı şekilde, birim uzunluğunda bir strip çizgisinin yayılma gecikme zamanı çizginin genişliği ya da uzanımı ile ilgisi yok; Sadece kullanılan ortamın sayısal izniyle bağlı.

3. Bitirmeyen ileti hattı

Eğer çizgi gecikme zamanı sinyal yükselmesi zamanından çok kısa olursa, yayım hattı seri sonlandırmadan veya paralel sonlandırmadan kullanılabilir. Eğer sonsuz kablo bir çevre yolculuk gecikmesi olursa (bir seyahat çizgisinde bir seyahat için sinyal alması gereken zaman) sinyalin yükselmesi kısa, bu yüzden sonsuz olmayan tekrar dönüşü logik dönüşünün %15'indedir. Maksimum açılma yolu uzunluğu yaklaşık:

Lmax ＜tr/2tpd

Nerede: tr yükselme zamanı

tpd birim çizgi uzunluğunda gönderme gecikme zamanıdır

4. İletişim hatını bitir

Bir çizginin sonunda, çizginin özellikle eşit bir istikrarı sona ermek için kullanılır, sonra yayınlama çizginin paralel terminal bağlantısı denir. En iyi elektrik performansını elde etmek için kullanılır, bölünmüş yükleri dahil.

Bazen elektrik tüketimini kurtarmak için 104 kapasitör seride, AC sonlandırma devresini oluşturmak için, DC kaybını etkili olarak azaltabilir.

Sürücü ve iletişim hattı arasında bir direnişçi seride bağlanıyor ve çizginin terminal artık sonlandırma direnişine bağlanmıyor. Bu sonlandırma yöntemi seri sonlandırma denir. Daha uzun hatta çalmak ve çalmak seri damlatma veya seri sonlandırma teknolojisi tarafından kontrol edilebilir. Seri damlaması, sürücü kapısının çıkışı ile bağlı serilerde küçük bir istikrar (genellikle 10 ile 75Ω) kullanarak başarılıyor. Bu kahrolası yöntem, özellikleri impedans kontrol edilen çizgilerle birlikte kullanılır (arka uçak sürücüsü gibi, yeryüzü uçakları olmadan devre tahtaları ve çoğu rüzgar kabloları, etc.).

Seri sonunda, seri direksiyonun ve devreğin (sürücü kapısı) çıkış engellemesinin sayısı transmisyon çizgisinin özellikle eşittir. Seri bağlantı sonu düzenlemesi, terminal'da sadece sıkıştırılmış yükü kullanabileceğini ve yayım gecikme zamanı uzun süreceğini düşünüyor. Ancak bu, ciddi olarak kesilmiş yayın hatlarını kullanarak üstlenebilir.

5. Birçok sonlandırma metodlarının karşılaştırması

Paralel bağlantı ve seri bağlantısı kendi avantajları vardır. Kullanılacak ya da ikisi de tasarımcının tercihleri ve sistem ihtiyaçlarına bağlı. Parallel bağlantının en önemli avantajı sistemin hızlı ve sinyal bozulmadan çizgide yayılır. Uzun hatta yükü, sürücü kapısının uzun hattı veya sinyal kenarı hızını sürüştüren geçirme zamanını etkilemeyecek, ama sinyalin geçirme zamanını uzun hatta boyunca arttıracak. Büyük bir hayranı dışarı sürerken, yük kısa dalga çizgisinin üzerinde dağıtılabilir, yükünün seri sonlandığı gibi çizginin üstünde dağıtılması gereken terminal yerine.

Seri sonlandırma yöntemi devre birkaç paralel yük hatlarını sürüştürebilir. Seri terminal sürücüsünün kapasitetli yükünden sebep olan gecikme zamanı arttırılması, paralel terminal sürücüsünün yaklaşık iki katı daha büyükdür ve kısa devre kapasitet yükünden sebep oluyor. Hızlık yavaşlatıyor ve sürücü kapısının gecikme zamanı artıyor. Ancak seri bağlantısının karıştırılması paralel bağlantısından daha küçük. Ana sebep şu ki seri bağlantısı üzerinde yayılan sinyal genişliğinin sadece mantıklı dönüşünün yarısı. Sıradan değiştirme akışının sadece paralel sonlandırma akışının yarısı ve sinyal enerjisi küçük ve karışık konuşması küçük.

İki PCB tahta yönetme teknolojisi

PCB yapıldığında iki taraflı bir tahta veya çoklu katı tahtasını seçmeyin en yüksek operasyon frekansına bağlı olması, devre sisteminin karmaşıklığına ve toplama yoğunluğuna dair ihtiyaçlarına bağlı. Saat frekansiyonunun 200MHZ'den fazladığında çok katı tahtasını seçmek en iyisi. Eğer operasyon frekansı 350MHz'den fazlasıysa, PTFE ile dijalektrik katı olarak yazılmış devre tahtasını seçmek en iyisi, çünkü yüksek frekans azaltması daha küçük, parazitik kapasitesi daha küçük ve transmis hızı daha hızlı. Büyük ve düşük enerji tüketimi, basılı devre tahtasının düzenlemesi için bu principler gerekiyor.

(1) Sinyal iletişim hatlarını tasarladığında, transmit hatının özelliklerinde aniden değişiklikler nedeniyle yansıtmaları engellemek için keskin dönüşünden kaçın. Büyük bir boyutla üniforma çizgi tasarlamaya çalışın.

(2) Çapraz konuşmasını azaltmak için tüm paralel sinyal çizgileri arasında mümkün olduğunca kadar yer tutun. Eğer birlikte yakın iki sinyal kablo varsa, iki kablo arasındaki bir yeryüzü kablo çalışmak en iyi olur. Bu kaldırma rolü oynayabilir.

Bastırılmış çizginin genişliğini yukarıdaki karakteristik impedans hesaplaması formülüne göre hesaplanabilir mikrostrip çizginin ve strip çizginin formülüne göre. Bastırılmış devre masasındaki mikro strip çizginin özellikleri, genellikle 50 ile 120Î arasındadır. Büyük karakteristik bir impedans almak için çizgi genişliği çok kısa olmalı. Ama çok ince çizgiler yapmak kolay değil. Çeşitli faktörleri düşünerek genellikle 68Î © üzerindeki impedans değerini seçmek uygun, çünkü 68Î © karakteristik impedansı gecikme zamanı ve enerji tüketiminin en iyi dengesini sağlayabilir. 50Ω yayınlama hattı daha fazla güç tüketecek; Elbette, daha büyük bir impedans enerji tüketimini azaltır, ama transmission geçirme zamanı artırır. Negatif çizgi kapasitesi transmit gecikme zamanı arttıracak ve özellikleri impedance'i azaltacak. Ancak, çok düşük karakteristik impedansı olan çizgi bölümünün birim boyunca iç kapasitesi relativiyle büyükdür, bu yüzden transmission gecikme zamanı ve karakteristik impedans yük kapasitesinin etkisi daha az. Doğrudan sonlandırılmış bir transmis hatının önemli bir özelliği, kısa dalga hatının hatta gecikme zamanında etkisi olmaması. Z0 50Ω. Dağım çubuğunun uzunluğu 2,5 cm ya da az olmalı. Sesli çalmaktan kaçırmak için.

(4) Eğer tahtada küçük bir sinyal genişletici varsa, genişletilmeden önce zayıf sinyal çizgisi güçlü sinyal çizgisinden uzak olmalı ve izler mümkün olduğunca kısa olmalı ve mümkün olursa, korumak için toprak kabını kullanın.

(5) Eğer basılı devre tahtasında yüksek akımlı aygıtlar, tıpkı relay, indikator ışıkları, konuşmacılar, etc., yeryüzünde sesi azaltmak için yeryüzü kabloları ayrılırsa. Bu yüksek akımlı aygıtların bazı kabloları eklenti tahtasında ve arka uçağındaki bağımsız yeryüzü otobüsüne bağlanmalı ve bu bağımsız yeryüzü kabloları da tüm sistemin yeryüzü noktasına bağlanmalı.

(6) Çift taraflı tahtalar için (ya da altı katı tahtalarda dört katı hatlar). Dört tahtasının her iki tarafındaki çizgiler birbirine karşılaştırma yüzünden sebep olan karşılaştırma konuşmasını engellemek için perpendikli olmalı.