PCB Teknik - Yüksek hızlı dijital PCB tahta tasarımında sinyaller

Tümleşik devrelerin çıkış değiştirme hızlarının arttığı ve PCB yoğunluğunun arttığı sürece sinyal integritesi yüksek hızlı dijital PCB tasarımında endişelenen sorunlardan biri oldu. Komponentlerin ve PCB'lerin parametreleri, PCB'deki komponentlerin düzeni ve yüksek hızlı sinyal hatlarının düzenlenmesi, etc. Faktörler sinyal integritet sorunlarına sebep olacak.

PCB düzeni için sinyal yetenekliliği sinyal zamanlama veya voltaj etkilemeyen bir devre tahtası düzenimine ihtiyaç duyuyor, devre düzenlemesi için sinyal yetenekliliği sonlandırma komponentlerinin, düzenleme stratejilerinin ve rutlama bilgilerinin sağlamasını gerekiyor.

PCB'deki yüksek sinyal hızı, sonlandırma komponentlerinin yanlış düzenlenmesi, ya da yüksek hızlı sinyallerin yanlış düzenlenmesi, sistemin yanlış verileri çıkarmasını sebep olabilir, devre doğru çalışmıyor ya da hiç çalışmıyor. PCB'nin işlemde sinyal integritet faktörlerinin tam düşünmesini ve etkili kontrol önlemlerinin bugün PCB tasarım endüstrisinde sıcak bir tema oldu.

1. Signal integritet sorunları

İyi sinyal bütünlüğü, sinyalin gerektiğinde doğru zamanlama ve voltaj seviyesi değerleriyle cevap verebileceğini anlamına gelir. Bu sinyal normalde cevap veremeyeceğinde sinyal integritet sorunu oluyor.

Signal integritet sorunları sinyal bozukluğu, zamanlama hataları, yanlış veri, adres ve kontrol hatlarını, sistem yanlış fonksiyonlarını ve hatta sistem çarpışmalarını neden veya doğrudan yola getirebilir. Sinyal bütünlük sorunları tek bir faktör tarafından sebep değil, tahta seviyesi tasarımında. Çeşitli faktörler tarafından.

IC değiştirme hızı, sonlandırma komponentlerinin yanlış düzeni, ya da yüksek hızlı sinyallerin yanlış düzenlemesi hepsi sinyal integritet sorunlarına sebep olabilir. Ana sinyal bütünlük sorunları: gecikme, yansıtma, sinkron bir ses değiştirme, oscilasyon, yeryüzü sıçrama, karıştırma, etc.

2. Sinyal integritesinin tanımlaması

Sinyal bütünlüğü devredeki doğru zamanlama ve voltajla cevap vermek için sinyal yeteneğini gösterir. Sinyal hasar edilmediği bir durum ve sinyal çizgisindeki sinyal kalitesini temsil ediyor.

2. 1 Aralık

Bu gecikme, sinyal PCB kablolarında sınırlı hızla yayılır ve sinyal gönderme sonundan alınan sonuna gönderilir, bu sırada bir yayım gecikmesi var. Sinyalin gecikmesi sistemin zamanını etkileyecek ve yayılma gecikmesi genellikle kablo uzunluğuna ve kablo çevresindeki ortamın dielektrik konstantına bağlı.

Yüksek hızlı dijital sistemlerinde, sinyal transmisi çizgisinin uzunluğu saat pulusunun farklısını etkileyen en doğrudan faktördür. Saat pulusunun fırsatı aynı zamanda oluşturduğu iki saat sinyallerine benziyor ve alınan sonuna ulaştıkları zaman eşitlenmiyor.

Saat puls fırsatı farkında sinyal kenarının geleceğini azaltır. Saat puls fazı farklılığı çok büyük ise, alınan sonunda hata sinyali oluşturulacak. Şekil 1'de gösterildiği gibi, transmis hattı geçirmesi saat puls döngüsünün önemli bir parçası oldu.

2. 2 Refleksyon

Yükselmesi altı yayınlama çizgisindeki echo. Sinyal erteleme zamanı (Geçici) sinyal geçiş zamanından çok daha büyük olduğunda sinyal hattı bir yayım hattı olarak kullanılmalı. Transfer çizginin özellikleri impedansı yük impedansı ile uymuyor olduğunda sinyal gücünün bir parçası (voltaj ya da akışı) çizgine yayılır ve yüke ulaşır, fakat onun bir parçası refleks edilir.

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.

2.3 Synchronous switching noise (SSN)

PCB'deki çoğu dijital sinyaller sinkron olarak değiştirildiğinde (CPU veri otobüsü, adres otobüsü, etc.), elektrik hatının ve toprak hatının impedansı yüzünden sinkron değiştirme sesi oluşturulacak ve yeryüzü uçak sıçrama sesi de yeryüzünde görünecek (Yer bomb as ı).

SSN ve toprak sıçramasının gücü de birleştirilmiş devreğin I/O özelliklerine bağlı, PCB güç katmanı ve uçak katmanı ve PCB üzerindeki yüksek hızlı aygıtların düzenlemesine ve düzenlemesine bağlı.

2. 4 Crosstalk (Crosstalk)

Crosstalk, iki sinyal çizgi arasındaki bağlantı ve sinyal çizgileri arasındaki karşılaştırma ve karşılaştırma kapasitesi çizgi üzerinde ses çıkarır. Kapacitiv bağlama akışını birleştirmek ve etkileyici bağlama voltasyonu industri ediyor. 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, sistemin hedefi ulaştırmak için karışık konuşmayı tamamen yok etmemiz gerekmiyor.

PCB katının parametreleri, sinyal çizgi uzanımı, sürücü sonunun elektrik özellikleri ve alıcı sonu ve temel çizgi bitirme yöntemi hepsi kısıtlık konuşmasına belli etkisi var.

2.5 Görüntü ve Ateş Ateşi

İlk toprak ya da vadi seti voltajı aştığı zaman aşağı çekilmesidir. Yükselen bir kenara göre en yüksek voltaj ve düşen bir kenara göre en düşük voltaj anlamına gelir. Görüntüle göre, sonraki vadi ya da en yüksek değeri seti voltajı aştırıyor.

Öncelikle başarısızlığına yol açarak koruma diodunu çalıştırabilir. Çok fazla sıkıştırma sahte saat veya veri hatalarının sebebi olabilir (yanlış işlem).

2. 6 Çizgi ve Yönlendirme

Oscilasyon fenomeni tekrarlanıyor ve aşağı vurulmuş. Sinyalin oscilasyonu, aşağılanmış eyalette ait çizgi geçişimin induksiyonu ve kapasitesi tarafından sebep olan oscilasyonu ve çevre oscilasyonu mahvolmuş eyalette 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.

2.7 Yer sıçrama sesi ve gürültü geri döndü

Dönüşte büyük bir a ğır yükselmesi olduğunda, yeryüzünde uçak sesi çıkaracak. Örneğin, aynı zamanda büyük bir sayı çip çıkışı a çıldığında, büyük geçici bir akışı çip ve tahtının enerji uçağından geçecek. Çip paketi ve güç teslimatı Uçağın incelenmesi ve dirençliği güç gürültüsü oluşturacak. Bu, voltaj fluksiyonlarını oluşturacak ve gerçek yeryüzü uçağında değişiklikleri oluşturacak. Bu ses diğer komponentlerin eylemlerini etkileyecek.

Yükleme kapasitesinin artması, yük direksiyonunun azaltması, toprak induksiyonunun artması ve aynı zamanda değiştirme aygıtlarının sayısının artması, hepsi toprak sıçramasına yol açacak.

Yer uçağının (güç ve toprak dahil) bölümünden dolayı, örneğin, yer uçağı dijital toprak, analog toprak, korumak topraklarına bölünecek, dijital sinyal analog toprak alanına gittiğinde, yeryüzü dönüş sesi oluşturulacak.

Aynı şekilde, güç uçağı da 2.5V, 3.3V, 5V, etc. ile bölünebilir. Bu yüzden, çovoltaj PCB tasarımında, yeryüzünün yeniden gürültüsüne ve sesine dönüştüğüne özel dikkat vermelidir.