PCB Teknik - Sistem PCB'nin sinyal bütünlüğünü nasıl geliştirmesini

Elektronik teknolojinin sürekli gelişmesi ile, içerikli sistemlere daha fazla alanlar uygulanacak. Bu çoğu uygulamalar arasında insanlar artık fonksiyonları, performansları, güveniliğini ve uyumluluğunu düşünmüyor. Sonra, birleştirilen sistem PCB'nin sinyal integritesini nasıl geliştirmek "önemli bir sorun" oldu.

Hepimiz bildiğimiz gibi PCB (Yazılmış Döngü Tahtası) elektronik ürünlerde devre komponentlerinin ve aygıtların temel desteğidir ve tasarım kalitesi sık sık sık olarak içeri giriş sistemlerin güveniliğini ve uyumluluğunu etkiler. Geçmişte, bazı düşük hızlı devre tahtalarında saat frekansı genellikle sadece 10 MHz'di. Dönüş tahtası ya da paket tasarımı için en önemli challenge, çift katı tahtasının tüm sinyal hatlarını yola çıkarmak ve paketi toplantı sırasında nasıl zarar vermemek.

Bu bağlantı çizgisinin sistem performansını hiç etkilemeyeceğinden dolayı, bağlantı çizgisinin elektrik özellikleri önemli değil. Bu anlamda sinyal düşük hızlı devre tahtasında bağlantı çizgileri düzgün ve transparent. Fakat içeri girmiş sistemlerin geliştirilmesiyle, kullanılan devreler basitçe yüksek frekans devrelerindir. Saat frekansı arttığında sinyalin yükselmesi daha kısa olacak, ve basılı devre tarafından geçen sinyal tarafından oluşturduğu kapasitetli tepki ve etkisi, basılı devre kendisi sinyalin türlüğünü gerçekten etkiliyor. İçeri alan sistemler için, saat frekansı 100 MHz veya yükselen kenarı 1 ns'den az olduğunda sinyal bütünlük etkisi önemli olur.

PCB'de sinyal çizgi sinyal transmisinin ana taşıyıcısı ve sinyal çizginin yönlendirmesi, sinyal transmisinin üstünlüğünü doğrudan belirleyecek, bu da tüm içerikli sistemin performansını doğrudan etkileyecek. Mantıklı düzenleme ciddi olarak bir çeşit sinyal integritet sorunlarına sebep olacak ve zamanlama, sesi ve elektromagnet ilişkileri (EMI) devre neden olacak, bu da içerikli sistemin performansını ciddi etkileyecek. Bu konuda, bu makale yüksek hızlı dijital devrelerde sinyal çizgilerinin gerçek elektrik özelliklerinden başlar, elektrik özellikleri modelleri oluşturur, problemlerin bütünlüğünü ve çözümlerini etkileyecek en önemli sebepleri bulur ve yönlendirme ve uygulayacak metodların ve tekniklerin sorunlarına dikkat verir.

Sinyal bütünlük

Sinyal bütünlüğü sinyal çizgisindeki sinyal kalitesine yönlendirir, yani devredeki doğru zamanlama ve voltaj seviyesiyle cevap vermek için sinyalin yeteneği. İyi sinyal bütünlüğü ile sinyal, voltaj seviyesinin değeri gerektiğinde ulaşacağını anlamına gelir. Zavallı sinyal integritesi tek bir faktör tarafından sebep değil, fakat board-level tasarımında birçok faktör tarafından. Sinyal bütünlük sorunları birçok tarafından yansıtılır, ayrılma, yansıtma, karışık konuşma, aşağılık, oscilasyon ve toprak sıçrama dahil.

Gezdirme: Gezdirme, sinyalin PCB tahtasının yayınlama hattı üzerinde sınırlı hızla yayıldığını anlamına gelir. Sinyal gönderme sonundan alınan sonuna gönderildi, bu sırada bir gönderme gecikmesi vardır. Sinyal gecikmesi içerikli zamanlama etkileyecek; iletişim gecikmesi kablo uzunluğuna ve kablo çevresindeki ortamın dielektrik konstantüne bağlı. Yüksek hızlı bir dijital sisteminde, sinyal aktarma hatının uzunluğu saat pulusunun faz farklısını etkileyen en doğrudan faktördür. Saat pulusunun faz farklılığı, aynı zamanda oluşturduğu iki saat sinyali alınan sonuna ulaştığı zaman anlamına gelir. Saat puls fırsatı farkında sinyal kenarının geleceğini azaltır. Saat puls fazı farklılığı çok büyük ise, alınan sonunda hata sinyali oluşturulacak.

Refleksyon: Refleksyon sinyal çizgisindeki sinyal etkisidir. Sinyal geçirme zamanı sinyal geçirme zamanından çok uzun olduğunda sinyal çizgi bir yayım çizgi olarak kullanılmalı. Transfer çizginin özellikleri impedansı yük impedansı ile uymuyor olduğunda sinyal gücünün bir parçası (voltaj veya akışı) çizgine yayılır ve yüke ulaşır, fakat onun bir parçası yansıtılır. Eğer yük impedansı orijinal impedans'dan daha az olursa, yansıma negatif olur; yoksa, yansıtma pozitif. Geometri yönlendirme, yanlış kablo sonlandırma, bağlantılar üzerinden yayılma ve elektrik uçağındaki sonsuzluğun tüm bu şekilde yansıtmaları sebep olabilir.

Crosstalk: Crosstalk, iki sinyal çizgi arasındaki bağlantıdır ve sinyal çizgi arasındaki karşılaştırma ve karşılaştırma kapasitesi sinyal çizgi arasındaki ses çıkarır. Kapacitiv bağlama akışını birleştirmek ve etkileyici bağlama voltasyonu industri ediyor. Çoklu konuşma sesi sinyal kablo ağları, sinyal sistemleri ve elektrik dağıtım sistemleri arasında ve vialar arasında elektromagnet bağlantısından çıkıyor. Kısaca rüzgarlama yakın sinyallerin gönderme kalitesine etkileyebilir yanlış saatleri, geçici veri hatalarını etkileyebilir. Aslında, karşılaştırma tamamen yok edilemez, ama sistemin karşılaştığı menzil içinde kontrol edilebilir. PCB katının parametreleri, sinyal çizgi uzanımı, sürücü sonunun elektrik özellikleri ve alıcı sonu ve temel çizgi bitirme yöntemi hepsi kısıtlık konuşmasına belli etkisi var.

Görüntüle ve aşağı vur: Görüntüle ilk yüksek ya da vadi değeri, ayarlanmış voltajı aştıran ilk yüksek veya vadi değeridir. Yükselen kenarlar için en yüksek voltaj anlamına gelir. düşük kenarlarına göre en düşük voltaj anlamına gelir. Görüntüle göre, sonraki vadi ya da en yüksek değeri seti voltajı aştırır. Öncelikle başarısızlığına yol açarak koruma diodunu çalıştırabilir. Çok fazla sıkıştırma sahte saat veya veri hatalarının sebebi olabilir (yanlış işlem).

Oscilasyon ve yüzük oscilasyon: Oscilasyon fenomenleri tekrarlanmış ve aşağı vurulmuş. Sinyal oscilasyonu, aşağılanmış durumda olan çizgi geçişimin induksiyonu ve kapasitesi tarafından sebep olan oscilasyon ve çevreli oscilasyon mahvolmuş durumda ait. Oscilasyon ve çevre oscilasyon aynı zamanda reflection gibi bir çok faktör tarafından neden oluyor. Oscilasyon düzgün sonlandırma ile düşürülebilir ama tamamen yok etmek imkansız.

Yer sıçrama sesi ve dönüş sesi: devrede büyük bir sıçrama oluştuğunda, yere sıçrama sesi yaratacak. Örneğin, aynı zamanda büyük bir sayı çip çıkışı a çıldığında, çip ve tahta arasında büyük geçici bir akışı olacak. Eğer güç uçağı geçerse, çip paketinin incelenmesi ve direksiyonu ve güç uçağı güç gürültüsü yaratacak. Bu gürültüsü gerçek yeryüzü uçağında voltaj değişiklikleri ve değişiklikleri yaratacak ve bu gürültüsü diğer komponentlerin eylemlerine etkileyecek. Yükleme kapasitesinin arttırılması, yük direksiyonun azalması, yeryüzünün induksiyonunun arttırılması ve değiştirme aygıtlarının sayısının arttırılması, hepsi yeryüzünün düşmesinin arttırılmasına sebep olacak.

Transfer kanalı elektrik özelliklerinin analizi

Çoklu katı PCB'de, transmis hatlarının çoğu sadece bir seviyede ayarlanmış değil, çoklu seviyede ayarlanmış, ve her seviyede vial aracılığıyla bağlanmış. Bu yüzden, çok katı PCB'de tipik bir transmis kanalı genellikle üç bölüm içeriyor: bir transmis hattı, bir sürücü köşe ve bir aracılık. Düşük frekanslar, basılı çizgiler ve izleme şişeleri, sinyal kalitesine pek etkilenmeyen farklı aygıtların parçalarını bağlamak için sıradan elektrik bağlantılar olarak kabul edilebilir. Fakat yüksek frekanslar durumunda, basılı hatlar, köşeler ve viallar sadece bağlantılarını düşünmeli değil, aynı zamanda yüksek frekanslarda elektrik özelliklerinin ve parazitik parametrelerinin etkisini düşünmeli.

Yüksek hızlı PCB'de transmis hatlarının elektrik özelliklerinin analizi

Yüksek hızlı PCB tasarımında, büyük bir sayı sinyal bağlantı hatlarını kullanmak imkansız ve uzunluğu farklı. Bağlantı çizgisinden geçen sinyalin gecikme zamanı sinyalin kendisi değiştirme zamanıyla karşılaştırılmaz. Sinyal elektromagnetik dalgaların hızında bağlantı çizgisinde. İletişim için şu and a bağlantı çizgi, dirençliği, kapasitesi ve induktans ile karmaşık bir a ğdır. Bu, dağıtılmış bir parameter sistem modeli tarafından tarif edilmeli, yani bir transmis çizgi modeli.

İletim hattı sinyali bir taraftan diğerine göndermek için kullanılır. Bu, belirli bir uzunluğa sahip iki kablo, birini sinyal yolu olarak adlandırır, diğeri de dönüş yolu olarak adlandırır. Daha düşük frekans devrelerinde, transmisyon hatının özellikleri sadece dirençli elektrik özellikleri olarak görünüyor. Bir şekilde, transmisyon sinyalinin frekansiyonu arttığı sürece, kablolar arasındaki kapasitet engellemesi azalır ve kablolardaki induktiv engellemesi artırır. Sinyal kablosu artık sadece temiz bir direksiyon olmayacak, yani sinyal sadece kablo üzerinde yayılmayacak, ancak yöneticiler arasındaki ortamda da yayılacak. Sinyal frekansiyonu daha fazla arttırılırsa, j Ï 137L>>R,1/(jÏ 137C)