PCB Teknik - Hızlı ve yüksek yoğunluk PCB tasarımın anahtar teknolojisi ve ilerlemesi

Yüksek hızlı ve yüksek yoğunluğu birçok modern elektronik ürünlerin önemli gelişme trenlerinden biri oldu ve yüksek hızlı ve yüksek yoğunluğu PCB tasarım teknolojisi önemli araştırma alanına döndü.

Geleneksel PCB tasarımı, yüksek hızlı ve yüksek yoğunluk PCB tasarımı ile karşılaştırıldığında birkaç anahtar teknik sorunları var ve yeni tasarım teknikleri geliştirmesi gerekiyor. Derinlikle çalışılması gereken teorik ve teknik sorunlar var. Aynı zamanda, yüksek hızlı ve yüksek yoğunluk PCB'nin ihtiyaçları yüksek ve yüksek yükseliyor ve bu yüzden yüksek hızlı ve yüksek yoğunluk PCB tasarımı yeni sorunlara devam ediyor. Yüksek hızlı ve yüksek yoğunluk PCB tasarım teknolojisinin sürekli gelişmesini tercih etti. Bu makale yüksek hızlı ve yüksek yoğunlukta PCB tasarımın (sinyal integritet, güç integritet, EMC/EM I ve termal analizi) ve EDA teknolojisindeki yeni gelişmeleri ve yüksek hızlı ve yüksek yoğunlukta PCB tasarımında birçok önemli trende tartışıyor.

Anahtar teknik sorunlar

Yüksek hızlı ve yüksek yoğunluk PCB tasarımının anahtar teknik sorunları genellikle sinyal integriteti (SI), güç integriteti (PI), EMC/EM I ve sıcak analizi içeriyor.

Sinyal bütünlük

Sinyal bütünlüğü genellikle sinyal çizgisinde yayınlanan sinyal kalitesine bağlı. 1 Devre sinyali, gerekli zamanlama, uzunluğu ve voltaj genişliği ile alın çipine ulaşabildiğinde devre iyi sinyal büyüklüğü var. Sinyal normalde cevap veremeyeceğinde ya da sinyal kalitesi sistemi uzun süredir stabil çalışt ırabilir, sinyal integritet problemi görünüyor. Sinyal bütünlük sorunları genellikle gösterilir: gecikme, yansıtma, aşağılık, çalma, karışık konuşma, zamanlama, eşzamanlı değiştirme sesi, EM I, etc.

Sinyal bütünlük sorunları, sistem hataları ya da paralizi sonucunda sinyal bozukluğu, zamanlama hataları ve yanlış veri, adresi ve kontrol sinyalleri doğrudan sinyal bozukluğuna yol açacak. Genelde, dijital çipler için V IH'den yüksek seviye 1 logik ve V IL'den aşağı seviye 0 logik ve VIL ve VIH arasındaki seviye sonsuz durumdur. Zıvır ile dijital sinyaller için, oscilasyon seviyesi VIL ~ VIH'nin kesinliksiz bölgesine girdiğinde mantıklı hatalar olabilir. Dijital sinyallerin yayılması doğru zamanlama olmalı. Genel dijital çipleri, verilerin saat tetikleyici kenarından önce sabit olması gerektiğini sağlıyor. Mantık sıralaması doğru olmasını sağlamak için. Sinyal geçirme zamanı çok uzun olursa, doğru mantıklı saatin yükselmesinde ya da düşen kısmında alınmayabilir, zamanlama hatalarının sebebi olabilir.

Sinyal integritet sorunlarının sebepleri daha karmaşık. Komponentlerin, PCB parametrelerin, PCB'deki komponentlerin düzeni ve yüksek hızlı sinyallerin düzenlemesi sinyal integritesini etkileyen bütün önemli faktörler. Sinyal bütünlük sistemsel bir problemdir ve sinyal bütünlük sorunlarının araştırması ve çözümlemesi sistemsel bir görüntü noktasını kullanmalı.

Relatively speaking, people have gone through on decades of research on signal integrity issues, and have obtained many important theoretical and technical results, and accumulated rich experience. Birçok sinyal bütünlük teknolojisi relativ büyüdür ve geniş kullanıldı.

Güç bütünlüğü

Güç bütünlüğü, genellikle yüksek hızlı sisteme, elektrik dağıtım sistemine (elektrik dağıtım sisteme, PDS) farklı frekanslarda, impedans karakterleri farklıdır, böylece PCB'deki elektrik katmanın ve yerel katmanın her yerde voltaj devre tahtasında aynı değildir, elektrik tasarımının sonucu sonuçları kesildi, güç sağlaması gürültü gürültü gürültüsüne neden oluyor. Bu da çipi normalde çalışamaz. Aynı zamanda, yüksek frekans radyasyonu yüzünden güç bütünlük sorunları da EMC/EM I sorunlarını getirecek. Yüksek hızlı, düşük voltaj devrelerinde enerji teslimatı sesi özellikle ciddi.

Elektrik yeteneğinin teklifi, gücünün etkisini düşünmeden sinyal integritet analizi tarafından getirilen büyük hatadan çıktı.

Aslında, güç yeteneğinin araştırmaları geç başladı ve teoretik araştırmalar ve teknik yöntemler yeterince yeterli değil. Bu, yüksek hızlı ve yüksek yoğunluk PCB tasarımının en büyük challengelerinden biridir. Şu anda, bazı ortak önlemler genellikle güç bütünlük sorunları tarafından sebep olan negatif etkileri azaltmak için kabul edilir. Ana ölçüler, PCB topu, düzenleme ve düzenleme tasarımı iyileştirmek için biridir. Diğeri kapasiteleri düzgün bir şekilde ayırmak. Sistem frekansiyeti 300-400 MHz'den az olduğunda, güç integritet sorunlarının etkisini düşürmek uygun bir pozisyonda uygun bir kapasitör ayarlamak için yararlı. Fakat sistem frekansı yüksek olduğunda, çözümleme kapasitesinin küçük etkisi vardır. Bu durumda, sadece PCB tasarımını güç yeteneğinin etkisini azaltmak için iyileştirerek.

EMC

EMC (elektromagnet uyumluluğu) genelde "bir cihaz ya da sistemin normalde elektromagnet çevresinde çalışması yeteneğini ve çevredeki hiçbir şey için sağlayamaz elektromagnet rahatsızlığı oluşturmaz. "Araştırma sınırlı. Kısıtlı uzay, sınırlı zamanı ve sınırlı spektrum kaynaklarının şartları altında, çeşitli elektrik ekipmanları (altsistemler, sistemler ve biyolojik bir anlamda geniş anlamda) degradasyon nedeniyle birlikte olabilir. "

EMC genellikle EM I ve EMS (elektromagnet etkileşimi) ve EMS (elektromagnet hissetmeleri) iki aspektini çalışıyor. EM I'nin nesili, birleşme yolundan elektromagnetik interferans kaynağı ile enerji hassas sisteme gönderilmiş. Üç temel formu içeriyor: kablo ve ortak toprak tarafından yönetim, uzay aracılığıyla radyasyon veya yakın alan aracılığıyla bağlanma.

Elektronik ürünlerin EMC çok önemlidir. Şu anda, birçok ülke ve bölgeler EMC standartlarını sıkı ve tamamlamış. Piyasaya girmeden önce daha fazla elektronik ürünler EMC testi ve sertifikasyonu geçmeli. Ayrıca elektromagnetik çevresini düşürmek üzere, elektronik ürünler için EMC ihtiyaçları daha yüksek ve daha yüksek olacak.

Görünüşe göre, EMC problemi en karmaşık. Yükselme zamanı (yükselme zamanı veya düşme zamanı) 5 ns'den 2,5 ns'e düşürüldüğünde, EM yaklaşık 4 kat artırırım. EM I'nin spektral genişliği yükselme zamanına tersiyle proporcional. EM I'nin radyasyon şiddeti frekansların karesine eşittir. Bu tür EM I radyasyonunun frekans menzili birkaç GHz'e yaklaşık on MHz ile yaklaşık. Bu yüksek frekanslara uygun dalga uzunluğu çok kısa ve PCB'deki kısa bağlantı hatta çip'deki bağlantı hatta antenelerin ulaşılması veya alınması etkili olabilir, bu da ciddi EMC sorunlarına sebep olabilir. Henry W Ott Konzultin Başkanı, PCB Tasarım Konferansı-Doğu'nda önemli notları konuşmasında aklına geldi: "Yüksek hızlı tasarım döneminde, PCB tasarımcıları EMC sorunları hakkında daha fazla öğrenmediklerinde sorunlara karşılaşacaklar. Çok beklenmedikleri sorunlar."

EMC'nin karmaşıklığına ve EMC için modern elektronik ürünlerin ihtiyaçlarını arttırdığı için, EMC teknolojisi uzun süredir araştırma gereken önemli bir alan olacak. Şu anda, EMC sorunlarını önlemek ve çözmek üzere genellikle ortak PCB tasarımı sınırlı kurallarına uyuyor. Ancak bu kuralların ve etkisinin özel kullanımı detaylarda analiz edilmeli. Bu tasarımcının teoretik seviyesine ve pratik deneyimlerine çok bağlı.