PCB Teknik - Hızlı PCB tasarımı

1. Elektronik sistem tasarımının karşısındaki çözümler

Sistem tasarlama karmaşıklığı ve integrasyonu büyük ölçek geliştirmesi ile elektronik sistem tasarımcıları 100MHZ'den fazla üzerinde basılmış devre tahtaları tasarımına katılıyor ve otobüs çalışma frekansı 50MHZ'ye ulaştı veya fazladı ve bazıları 100MHZ'den fazladı. Şimdiki tasarımların %50'inde 50MHz'den daha büyük saat frekansları var ve %20'de saat frekansları 120MHz'den daha büyük.

Sistem 50MHz'de çalıştığında, yayılma hattı etkisi ve sinyal integritet sorunları oluşacak. Sistem saat 120MHz'e ulaştığında, geleneksel metodlara dayanan PCB tasarımlar yüksek hızlı devre tasarımı bilgileri kullanmadığı sürece çalışmayacak. Bu yüzden yüksek hızlı devre tasarımı teknolojisi elektronik sistem tasarımcıları tasarımı kullanmak zorunda kaldı. Sadece hızlı devre tasarımcılarının tasarlama tekniklerini kullanarak tasarım süreci kontrol edilebilir.

2. Hızlı devre

Genelde, dijital mantik devre frekansı 45MHZ~50MHZ'e ulaşırsa veya daha fazlasıysa ve devre bu frekans üstünde çalışan devre tüm elektronik sistemin belli bir miktarı hesaplanır (1/3), bu devre yüksek hızlı devre denir.

Aslında sinyalin kenarının harmonik frekansı sinyalin kendisinden daha yüksektir. Sinyal transmisinin beklenmediğin sonuçlarına neden olan yükselen kenarı ve düşen kenarı (ya da sinyal atlaması). Bu yüzden genelde, eğer çizgi propagasyon gecikmesi 1/2 dijital sinyal sonunun yükselmesinden daha büyük olursa, bu sinyal yüksek hızlı sinyal olarak kabul edilir ve transmis çizgi etkisi üretir.

Sinyal iletişimi sinyal durumu değiştiğinde, yükselen veya düşen zamanı gibi. Sinyal sürücüden alıcıya dayanan bir süre boyunca geçiyor. Eğer iletişim zamanının yükselmesi ya da düşme zamanının 1/2'inden az olsa, alıcının yenilenmiş sinyali sinyal değiştirme durumunun önünde sürücüye ulaşacak. Dönüşte, sinyal değiştirme durumunu değiştirdikten sonra gösterilen sinyal sürücüye ulaşacak. Eğer yansıtılmış sinyal güçlü olursa, üst ayarlanmış dalga formu mantıklı durumu değiştirebilir.

3. Hızlı sinyallerin belirlenmesi

Daha üstünde gönderme hattı etkisi için ön şartları belirledik, ama sürücünün sinyal yükselmesi zamanının 1/2'den büyük olup olmadığını nasıl bileceğiz? Genelde, sinyal yükselmesi zamanının tipik değeri cihaz el kullanımında verilebilir ve PCB tasarımında sinyal yolculuğu zamanı gerçek yönlendirme uzunluğu tarafından belirlenir. Aşağıdaki çizim sinyal yükselme zamanı ve mümkün sürücü uzunluğu arasındaki bağlantısını gösterir (gecikme).

PCB'deki bir inç boyunca gecikme 0,167n. Ancak, ağ kablinde birçok delik, pins ve sınırlar varsa gecikme arttırılacak. Normalde yüksek hızlı mantıklı aygıtlar için sinyal yükselmesi zamanı yaklaşık 0,2 santim. Eğer masada Gaas çipi varsa, büyük dönüş uzunluğu 7,62mm.

Tr'i sinyal yükselme zamanı ve Tpd'i sinyal çizgi yayınlama gecikmesi olarak ayarlayın. Eğer Tr â™137;¥4Tpd, sinyal güvenli bölgede düşerse. Eğer 2Tpdâ ± 137Tpd, sinyal kesin bölgeye düşerse. Eğer Tr â along 137;¤2Tpd, sinyal sorun alanına düştü. Kesinlikle ve sorun bölgelerinde düşen sinyaller için hızlı sürükleme metodları kullanılmalı.

4. Gönderme hattı nedir?

PCB tahtasındaki düzenleme altında gösterilen seri ve paralel kapasite, dirençlik ve induktans yapısına eşit olabilir. Seri rezistencilerin tipik değerleri 0,25-0,55 ohms/foot. Parallel rezistenci genelde insulasyon katı yüzünden çok yüksektir. Parazitik dirençliği, kapasitet ve induktans gerçek PCB sürücüsüne eklendikten sonra, uçaktaki son impedans özellikle impedance Zo denir. Tel diametrinin genişliğinde, güç/yere yaklaştığında, ya da izolasyon katmanın dielektrik konstantünün yüksekliğinde, özelliklerin imfazı küçük. Eğer iletişim çizgisinin ve alıcı sonu eşleşmezse, çıkış ağımdaki sinyali ve sinyalin son stabil durumu farklı olacak, bu da sinyali alıcı sonunda refleks edilmesine neden oluyor, sinyal yayıcısına geri gönderilecek ve tekrar refleks edilecek. Enerji azaldığında, yansıtılmış sinyalin genişliği sinyalin voltaj ve akışı stabilize edene kadar azalacak. Bu etkisi oscillations denir, ve sinyalin oscillations sık sık sık sinyalin yükselmesi ve düşen kenarında görülür.

5. Transmission hattı etkisi

Yukarıda tanımlanmış iletişim hattı modeline dayanarak, iletişim hatının genel devre tasarımı üzerinde sonraki etkileri olacağına karar verilir.

Reflected signals Reflected signals

# Geç ve Zaman Hataları

Çok mantıklı seviye eşiği geçme hataları False Switching

Aşırı vur ve ateş et

· Güvenli Ses (ya da karışık konuşma)

EMI radyasyon

5. 1 Reflected Signal

Eğer bir çizgi doğru (terminal uygulaması) bitirmiyorsa, sürücüsün sinyal pulusu alıcısına yansıtılır, sinyal profilini bozmayan beklenmedik bir etki sebebi olabilir. Bozulma bozulması çok önemli olduğunda, dizayn başarısızlığına sebep olan bir çeşit hataya yol a çabilir. Aynı zamanda, ses duyarlığıyla sinyalin bozulması arttırıldı, tasarım başarısızlığına da sebep olacak. Eğer yukarıdaki durum yeterince düşünülmezse, EMI, tasarım sonuçlarına etkilemeyecek değil de bütün sistemin başarısızlığına sebep olur.

Görünülmüş sinyallerin ana sebepleri şu şekilde: çok uzun dönüş; Eşleşmeyen ulaşım hatlarını, aşırı kapasite veya induktans ve imkansız eşleşmeleri.

5. 2 Gezdirme ve zamanlama hataları

Sinyal gecikme ve zamanlama hataları: sinyal lojik seviyesinin yüksek ve düşük sınırları arasındaki sinyal değiştiğinde bir süre boyunca değiştirilmez. Çok fazla sinyal geçirmesi zamanlama hataları ve aygıt bozukluğuna sebep olabilir.

Sorunlar genelde birçok alıcı olduğunda oluyor. Devre tasarımcısı tasarımın doğru olduğundan emin olmak için kötü davada zamanın geçirmesini belirlemeli. Sinyal gecikmesi sebebi: sürücü fazla yüklendi ve kablo çok uzun.

5. 3 Çoklu Mantık seviyesi geçme eşiği Hataları

Sinyal bu tür hata sonuçlarında logik seviye sınırı birkaç kez geçebilir. Mantık seviye eşiği hatasının çoğunu geçmesi özel bir sinyal oscilasyonu, yani sinyal oscilasyonu lojik seviye eşiğine yaklaşır, mantıklı seviye eşiğini çoğunu geçerse mantıklı bozukluğa yol a çar. Refleks sinyaller yüzünden: çok uzun sürücü sürücü, sonsuz gönderme hatları, aşırı kapasite veya induktans ve imkansız eşleşmeler.

5.4 İndirme ve indirme

İki sebepten aşırı vurulma ve aşağı vurulma: çok uzun hattı veya sinyal çok hızlı değişiyor. Çoğu eleman alıcıları giriş koruma diodları tarafından korunan olsa da, bazen bu aşağılık seviyeleri elementinin sağlam voltaj menzilinden üstün olabilir ve eleman zararsız.

5.5 karşılaştırma

Crosstalk, bir sinyal bir sinyal çizgisinden geçtiğinde, PCB tabağındaki yakın sinyal çizgilerinde ilişkili sinyaller oluşturulacak, buna karışık konuşma denir.

Sinyal kablosu daha yaklaştığında yeryüzü kablosu, çizgilerin arasındaki mesafeyi daha büyük ve karıştırma sinyali daha küçük oluşturur. Asynchronous sinyaller ve saat sinyalleri karışık konuşmaya daha yakın. Bu yüzden karışık konuşmayı yok etme yöntemi karışık konuşma sinyalini kaldırmak veya ciddi rahatsız edilmiş sinyali korumak.

5. 6 Elektromagnetik Radyasyon

Elektro-Magnetik Interference (EMI), elektromagnet radyasyonuna aşırı elektromagnet radyasyonu ve duyarlığını neden ediyor. EMI, bir dijital sistem etkinleştirildiğinde çevre çevresine elektromagnet dalgalarını ışıklandırır ve bu yüzden çevredeki elektronik cihazların normal operasyonuna karıştırır. Ana sebep devre çalışma frekansı çok yüksek ve düzenleme ve düzenleme mantıksız. Şu anda EMI simülasyonu için yazılım araçları var, fakat EMI emulatörleri çok pahalıdır ve simülasyon parametreleri ve sınır koşullarını ayarlamak zor. Bu da simülasyon sonuçlarının doğruluğuna ve pratik etkileyecek. Ortak pratik, tasarımın her bağlantısında kural sürüşünü ve kontrolünü fark etmek için EMI'yi kontrol eden tasarım kurallarını uygulamak.