PCB Haberleri - PCB Düzeni'nde 3 yanlış anlama

Layout PCB tasarım mühendislerinin en temel çalışma yeteneklerinden biridir. Tüm sistemin performansını doğrudan etkileyecek. En yüksek hızlı tasarım teorileri sonunda Layout'le uygulanmalıdır ve doğrulamalıdır. Dönüş yüksek hızlı PCB tasarımında çok önemli olduğunu görülebilir. Sonraki durumlar, gerçek düzenlemede buluşabilen bazı durumların mantıklığını analiz edecektir ve biraz daha iyileştirilmiş yönlendirme stratejilerini verecektir. Özellikle üç tarafından açıklanıyor: sağ açık düzenlemesi, farklı düzenleme ve yılan düzenlemesi.

1. Sağ açı rotasyonu

Doğru a çı düzenlemesi genellikle PCB düzenlemesinde en mümkün olduğunca kaçınmak gereken bir durumdur, ve neredeyse düzenleme kalitesini ölçülemek için standartlardan biri oldu. Doğru açı düzenlemesi sinyal transmisi üzerinde ne kadar etkileyecek? Principle, sağ açı yönlendirmesi, yayılma çizgisinin genişliğini değiştirecek ve impedance'de kesilmeye sebep olacak. Aslında, sadece doğru açı rotasyonu değil, aynı zamanda köşeler ve akıllı açı rotasyonu, impedance değişimlerini neden olabilir. Sinyal üzerindeki sağ a çı dönüşünün etkisi genellikle üç tarafından yansıtılır: birisi, köşenin transmis çizgisindeki kapasitetli bir yükle eşit olabilir ve artış zamanı yavaşlatır. diğeri ise imkansızlık kesmesi sinyal refleksiyonu neden olur; Üçüncüsü, sağ açı tip EMI oluşturuldu.

İletişim çizgisinin doğru açısından sebep olan parazit kapasitesi sonraki empirik formülle hesaplanabilir:

C=61W(Er)1/2/Z0

Yukarıdaki formülde, C köşenin ekvivalent kapasitesini (birim: pF), W izlerin genişliğini (birim: inç), εr ortamın dielektrik konstantüne refer ediyor ve Z0 iletişim çizgisinin özelliğini gösteriyor. Örneğin, 4Mil 50 ohm transmis satır ı için (εr 4,3) sağ a çıdan getirilen kapasitet yaklaşık 0,0101pF ve bunun nedeniyle çıkan yükselme zamanı değişikliği tahmin edilebilir:

T10-90%=2.2*C*Z0/2=2.2*0.0101*50/2=0.556ps

Sağ açı izleri tarafından getirilen kapasitenin etkisi çok küçük olduğu hesaplamadan görebiliyor.

Sağ a çı izlerinin genişliği arttığı zaman oradaki impedans azalacak, böylece belli bir sinyal refleks fenomeni oluşacak. Çizgi genişliğin in yayınlama satırı bölümünde bahsettiği impedans hesaplama formülüne göre arttıktan sonra eşit impedans'ı hesaplayabiliriz ve sonra empirik formülüne göre yenileme koefitörünü hesaplayabiliriz: ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0). Genelde sağ açı dönüşünden sebep olan impedans değişikliği %7-20 arasındadır, yani maksimum refleks koefitörü yaklaşık 0,1. Ayrıca, aşağıdaki figürden görebileceği gibi, transmisyon çizginin impedansı W/2 çizginin uzunluğunda en az değişir ve sonra W/2 zamanından sonra normal impedansa döner. Tüm impedans değiştirme zamanı çok kısa, sık sık 10.00'de. İçinde bu kadar hızlı ve küçük değişiklikler genel sinyal iletişimi için neredeyse ihmal edilmez.

Çoğu insan sağ açı dönüşünün anlaşılması kolay olduğunu düşünüyorlar, elektromagnet dalgalarını göndermek veya alıp EMI oluşturmak kolay olduğunu düşünüyorlar. Bu, birçok insan doğru açı dönüşünün kullanılamadığını düşündüğü nedenlerden biri oldu. Ancak, birçok gerçek test sonuçları sağ açılı izler doğru hatlardan daha açık EMI üretilmeyeceğini gösteriyor. Belki de şu and a araç performansı ve test seviyesi testin doğruluğunu sınırlar, ama en azından bir sorunu gösterir. Sağ küçük düzenlemenin radyasyon artık aletin kendi ölçüleme hatasından daha küçük.

Genellikle konuşurken, sağ açı rotasyonu hayal edildiği kadar korkunç değil. En azından GHz aşağıdaki uygulamalar içinde TDR testinde çok az refleks edilmez. Yüksek hızlı PCB tasarım mühendislerinin hala tasarlama, güç/yer tasarımı ve düzenleme tasarımına odaklanması gerekiyor. Döşekler ve diğer yönlerle. Elbette, doğru açı dönüşünün etkisi pek ciddi olmadığına rağmen, gelecekte hepimizin doğru açı dönüşünü kullanabileceğimizi anlamına gelmez. Ayrıntıya dikkat etmek her iyi mühendisin sahip olması gereken temel kalitedir. Ayrıca, digital devrelerin hızlı gelişmesi ile PCB Mühendisler tarafından işledilen sinyalin frekansı artmaya devam edecek. RF tasarımı 10 GHz üzerindeki küçük sağ açılar yüksek hızlı sorunların odaklanması olabilir.

2. Farklı rotasyon

Farklı sinyal (DifferentialSignal) yüksek hızlı devre dizaynında daha yaygın kullanılır. Devre'deki en kritik sinyali genellikle farklı bir yapı ile tasarlanır. Neden bu kadar popüler oluyor? PCB tasarımında iyi performansını nasıl sağlamak? Bu iki soruyla, tartışmanın sonraki kısmına devam ediyoruz. Farklı bir sinyal nedir? Layman'ın şartları üzerinde, s ürücü sonu iki eşit ve tersi sinyal gönderir ve alınan sonu iki voltaj arasındaki farkı karşılaştırarak mantıklı durumu "0" veya "1" hakkında yargılıyor. Farklı sinyalleri taşıyan izler çift farklı izler denir.

Sıradan tek sonlu sinyal izleriyle karşılaştırıldı, farklı sinyaller, bu üç tarafında en açık avantajlar vardır:

a. İki farklı izler arasındaki bağlantı çok iyi. Dışarıdan gürültü araştırmaları olduğunda, neredeyse iki hatla aynı zamanda birleştirildiler, ve alıcı sonu sadece iki sinyal arasındaki farklılığı umursuyor. Bu yüzden dış ortak modun sesi tamamen iptal edilebilir.

b. EMI'yi etkili olarak bastırabilir. Aynı sebepten, iki sinyalin tersi polyarlığı yüzünden, bu tarafından yayılan elektromagnet alanları birbirlerini iptal edebilir. Birleşme daha sıkı, dışarıdaki dünyaya daha az elektromagnet enerji çıktı.

c. Zaman pozisyonu doğrudur. Çünkü farklı sinyal değişikliğin in değişikliği iki sinyalin kısımlarında, sıradan tek sonlu sinyalin aksine, belirlemek için yüksek ve düşük sınır voltajlarına bağlı olan, süreç ve sıcaklığın etkilendiği süreç ve sıcaklığı tarafından daha az etkilendirilir. Bu, zamanında hatayı azaltabilir. Fakat daha düşük amplitude sinyal devreleri için daha uygun. Ağımdaki popüler LVDS (düşük voltagedifferencial sinyaller) bu küçük amplitü farklı sinyal teknolojisine benziyor.

PCB mühendislerinin en endişesi, bu farklı düzenlemenin avantajlarının gerçek düzenlemede tam olarak kullanılmasını sağlamak. Belki de Layout ile iletişimli olan herkes farklı düzenlemenin genel ihtiyaçlarını anlar, yani "eşit uzunluğu ve eşit uzağını". Aynı uzunluğu, iki farklı sinyallerin her zaman tersi polyarlıklar tutmasını ve ortak moda komponentini azaltmasını sağlamak. İkisinin farklı engellerinin konsantre ve yansımalarını azaltmasını sağlamak için eşit mesafe. "Mümkün olduğunca yakın" bazen farklı düzenleme gerekçelerinden biridir. Fakat tüm bu kurallar mekanik olarak uygulamak için kullanılmaz, ve birçok mühendisler hâlâ hızlı hızlı farklı sinyal transmisinin esensini anlamıyor gibi görünüyor. Aşağıdaki tablo farklı sinyal tasarımında birkaç ortak yanlış anlama üzerine odaklanıyor.

Yanlış anlama 1: Farklı sinyalin bir yeryüzü uça ğına dönüş yolu olarak ihtiyacı olmadığına ve farklı izler birbirlerine dönüş yolu sağlayacağına inanılır. Bu yanlış anlama sebebi yüzeysel fenomenler tarafından karıştırılmıştır ya da yüksek hızlı sinyal transmisinin mekanizması yeterince derin değil. Şekil 1-8-15'in alınan sonunun yapısından görülebilir ki, Q3 ve Q4 transistor akışları eşit ve tersidir, yerde akışları tam olarak birbirlerini iptal ediyor (I1=0), böylece farklı devre, güç ve yerde bulunan diğer ses sinyalleri benziyor. Yer uçağının parçacık dönüş iptal edilmesi farklı devreyi sinyal dönüş yolu olarak referens uçağını kullanmıyor demektir. Aslında sinyal dönüşünün analizinde, farklı sürüşünün ve sıradan tek sonu sürüşünün mekanizması aynı, yani yüksek frekans sinyalleri her zaman en küçük indukatörlük boyunca Reflux'dur. En büyük fark şu ki, toprak bağlantısının yanında, farklı çizgisin de birbirine bağlantısı var. Hangi çeşit bağlantı güçlü, ana dönüş yolu olacak. 1-8-16, tek sonlu sinyaller ve farklı sinyaller arasındaki geomanyetik alan dağıtımının şematik bir diagramdır.

PCB devre tasarımında, farklı izler arasındaki bağlantı genellikle küçük, sık sık sık bağlantı derecesinin %10 ile %20 sayılır ve daha fazlası yere bağlantı, yani farklı izlerin ana dönüş yolu hala yeryüzünde bulunuyor. Yer uça ğı sona erdiğinde, farklı izler arasındaki bağlantı, 1-8-17 çizgisinde gösterdiği gibi, alandaki ana dönüş yolunu araştıracak. Farklı izler üzerindeki referans uçağının son bitmesinin etkisi olağanüstü tek sonun izlerinin etkisi kadar ciddi değil, hala farklı sinyalin kalitesini azaltır ve mümkün olduğunca kaçınması gereken EMI'nin kalitesini artırar. Bazı tasarımcılar farklı izlerin altındaki referans uçağının farklı iletişimlerde bazı ortak mod sinyallerini bastırmak için kaldırabilir. Ancak bu yaklaşım teoriyle istekli değil. İmpadansı nasıl kontrol edeceğiz? Ortak moda sinyali için toprak impedans döngüsü sağlamayacak EMI radyasyonu olasılıkla neden olacak. Bu yaklaşım iyiden daha zarar verir.

İkinci yanlış anlaşılma: eşit uzay tutmak çizgi uzunluğundan daha önemlidir. Aslında PCB düzeninde, genelde farklı tasarımın ihtiyaçlarını aynı zamanda yerine getirmek mümkün değil. Pin dağıtımı, vialar ve yönlendirme alanının varlığı yüzünden, çizgi uzunluğunun amacı doğru rüzgar aracılığıyla başarılı olmalı, fakat sonuç farklı çiftin bazı bölgelerinde paralel olamaz. Bu sefer ne yapalım? Hangi seçim? Sonuçları çekmeden önce, sonraki simülasyon sonuçlarına bir bakalım.

Yukarıdaki simülasyon sonuçlarından, Scheme 1 ve Scheme 2'nin dalga formlarının neredeyse tesadüf olduğu görülebilir, yani farklı uzay tarafından sebep olan etkisi minimal. Karşılaştığında, zamanlama üzerinde çizgi uzunluğunun etkisi çok daha büyük. (Scheme 3). Teorik analizinden, uygunsuz uzay değiştirmesine rağmen, farklı çift arasındaki bağlantı önemli değil, impedans değiştirme menzili de çok küçük, genellikle %10 içinde, yani sadece bir geç ile eşit. Döşeğin nedeniyle bir yansıma sinyal transmisinin önemli etkisi olmayacak. Çizgi uzunluğu eşleşmediğinde, zamanlama komponentlerinin yanında ortak modu komponentleri, sinyalin kalitesini azaltıp EMI'yi arttırır, farklı sinyale giriştirilir.

PCB farklı izlerinin tasarımında en önemli kural eşleşen çizgi uzunluğu olduğunu söyleyebilir. Diğer kurallar tasarım gerekçelerine ve gerçek uygulamalarına göre fleksik olarak yönelebilir.

3. yanlış anlaşılma: Farklı düzenlemenin çok yakın olması gerektiğine inanılır. Farklı izleri yaklaşmak sadece bağlantılarını gürültülemekten başka bir şey değildir. Bu sadece bağışlanma gürültülerini güzelleştirmekten başka değil, aynı zamanda manyetik alanın tersi polyarlığını dışarıdaki dünyaya elektromagnyetik etkilemesini terk etmek için kullanabilir. Bu yaklaşım çoğunda çok faydalı olsa da kesinlikle değil. Eğer dışarıdaki araştırmalardan tamamen korunabileceklerini emin edersek, araştırmaları başarmak için güçlü bir bağlantı kullanmak zorunda değiliz. Ve EMI'yi bastırmak amacı. İyi izolasyon ve farklı izlerin korumasını nasıl sağlayabiliriz? Diğer sinyal izleriyle uzayı arttırmak en temel yollardan biridir. Elektromagnetik alan enerjisi uzağın karesinde azalır. Genelde, çizgi boşluğu 4 kere çizgi genişliğinden fazla geçtiğinde, aralarındaki araştırmalar çok zayıf. İhmal edilebilir. Ayrıca, yeryüzündeki uçaktan ayrılması da iyi bir koruma rolü oynayabilir. Bu yapı sık sık yüksek frekans (10G üzerinde) IC paketi PCB tasarımında kullanılır. Buna CPW yapısı denir ki, ciddi farklı impedans sağlayabilir. 1-8-19 görüntüsünde gösterilen kontrol (2Z0).

Farklı izler de farklı sinyal katlarında çalışabilir, fakat bu metod genellikle önerilmez, çünkü farklı katlar tarafından üretilen impedance ve vial farklılıkları farklı modun yayılmasının etkisini yok eder ve ortak modun sesini tanıtır. Ayrıca, yakın iki katı sıkı olarak birleştirilmezse, gürültüne karşı karşı çıkan farklı izlerin yeteneğini azaltır, ama eğer çevre izlerinden doğru bir uzakta tutabilirsinizse, karşılaştırma sorun değil. Genel frekanslar (GHz altında), EMI ciddi bir sorun olmayacak. Deneyimler, farklı izlerden 500 mil uzakta radyasyon enerjinin düşürmesinin 3 metre uzakta 60dB'e ulaştığını gösterdi. Bu yüzden tasarımcı yetersiz farklı çizgi bağlaması yüzünden gelen elektromagnet uyumsuzluğu hakkında fazla endişelenmek zorunda değildir.

3. Sırp çizgi

Yılan çizgi, Tizilim'de sık sık kullanılan bir rotasyon metodu. Ana amacı sistem zamanlama tasarım taleplerini yerine getirmek için gecikmesini ayarlamak. Tasarımcı ilk olarak bu anlama sahibi olmalıdır: yılan çizgisi sinyal kalitesini yok edecek, yayılma gecikmesini değiştirecek ve sürücüğünde kullanmayı engellemeye çalışacak. Ancak, gerçek tasarımda, sinyalin yeterli sürücü zamanını sağlamak için veya aynı sinyal grupları arasındaki zamanı kaybetmesini sağlamak için sağlam sürücüsünü sağlamak gerekir. Yani, yılan çizgisinin sinyal iletişimi üzerinde ne etkisi var? Çalıştırdığımda ne ilgilenmeliyim? En kritik iki parametre paralel bağlama uzunluğu (Lp) ve bağlama uzağını (S), 1-8-21 görüntüsünde gösterilmiş gibi. Görünüşe göre, sinyal yıldız izlerinde yayıldığında, paralel çizgi bölümleri farklı bir şekilde birleştirilecek. S ve daha küçük Lp, bağlantı derecesi daha büyük. İletişim gecikmesini düşürmeye sebep olabilir ve sinyal kalitesi karşılaştırma yüzünden çok düşürülebilir. Mehanizmin, 3. bölümünde ortak mod ve farklı tarz konuşma analizi anlatabilir. Yılan çizgileriyle ilgilenirken Layout mühendislerinin bazı tavsiyeleri:

1. Parallel çizgi bölümlerin uzağını (S) arttırmayı dene, en azından 3H'den daha büyük, H sinyal izlerinden aralığını referens uçağına gösterir. Layman'ın şartlarına göre, büyük bir düğüm etrafında dolaşmak. S yeterince büyük olduğu sürece, karşılaştırma etkisi neredeyse tamamen kaçınır.

2. Çift Lp gecikme yaklaştığında ya da sinyal yükselmesi zamanını aştığında, oluşturulmuş kısıtlık yükselmesine ulaşacak.

3. Strip-Line veya İçeriden Mikro-strip'in yılan çizgisinin sebebi olan sinyal nakliye gecikmesi mikro-stripten daha az. Teoriye göre strip çizgi farklı tarz konuşması yüzünden yayılma hızını etkilemeyecek.

4. Yüksek hızlı sinyal çizgileri ve sıkı zamanlama ihtiyaçları olan olanlar için yılan çizgilerini kullanmayı dene, özellikle küçük bölgelerde.

5. Her açıda sık sık serpentin izlerini kullanabilirsiniz, böylece, 1-8-20 figürde C yapısı gibi, birbirindeki bağlantıları etkili olarak azaltabilir.

6. Yüksek hızlı PCB tasarımında, yılan çizgisinin buna denilen filtreleme veya karşılaşma yeteneğini yok ve sadece sinyal kalitesini azaltır, bu yüzden sadece zamanlama uygulama için kullanılır ve başka amacı yok.

7. Bazen rüzgarlık için spiral yolculuğu düşünebilirsiniz. Simülasyon etkisi normal yılan yolculuğundan daha iyi olduğunu gösteriyor.