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PCB新聞

PCB新聞 - 突破瓶頸的高速PCB設計常見問題及解決方案

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PCB新聞 - 突破瓶頸的高速PCB設計常見問題及解決方案

突破瓶頸的高速PCB設計常見問題及解決方案

2021-10-17
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Author:Kavie

隨著設備的工作頻率越來越高, 面臨的信號完整性問題 高速PCB設計 已成為傳統設計的瓶頸, 工程師在設計完整的解決方案方面面臨著越來越多的挑戰. 雖然相關的高速模擬工具和互連工具可以幫助設計人員解决一些問題, 高速PCB設計 還需要不斷積累經驗和行業間的深入交流.


印刷電路板


下麵列出了一些受到廣泛關注的問題.

The influence of wiring topology on signal integrity

When the signal is transmitted along the transmission line on the 高速PCB板, 可能出現信號完整性問題. Netizen tongyang of STMicroelectronics asked: For a set of buses (address, 數據, command) driving up to 4 or 5 devices (FLASH, SDRAM, 等.), PCB佈線時, 匯流排依次到達每個設備, 首先連接到SDRAM, 然後閃爍公共汽車仍呈星形分佈, 那就是, 它與某個地方分離並連接到每個設備. 在信號完整性方面,這兩種方法中哪一種更好?
在這方面, 李指出,佈線拓撲對信號完整性的影響主要體現在每個節點的訊號到達時間不一致, 反射訊號也同時到達某個節點, 這會導致訊號質量惡化. 一般來說, 星形拓撲結構可以通過控制相同長度的多個分支來實現更好的訊號質量,使訊號傳輸和反射延遲一致. 使用拓撲之前, 有必要考慮訊號拓撲節點的情况, 實際工作原理和接線困難. 不同的緩衝器對訊號的反射有不同的影響, 囙此,星形拓撲無法解决連接到閃存和SDRAM的數據地址匯流排的延遲問題, 囙此無法確保訊號的質量; 另一方面, 高速訊號通常用於DSP和SDRAM之間的通信, 閃存加載速率不高, 所以在高速模擬中, 只有在實際高速訊號有效工作的節點處才能確保波形, 不需要注意閃光時的波形; 星形拓撲與菊花鏈和其他拓撲進行了比較. 換句話說, 接線更困難, 尤其是當大量數據地址訊號使用星形拓撲時.

The influence of 襯墊s on high-speed signals

In the PCB板, 從設計角度來看, 通孔主要由兩部分組成:中間孔和孔周圍的襯墊. 一比特名叫富隆(fulonm)的工程師向客人詢問了刹車片對高速訊號的影響. 在這方面, 李說:墊板對高速訊號有影響, 它會影響類似設備包裝對設備的影響. 詳細分析表明,訊號從集成電路中出來後, 它穿過鍵合線, 引脚, 包裝外殼, pad, 並焊接到傳輸線上. 此過程中的所有關節都會影響訊號質量. 但在實際分析中, 很難給出襯墊的具體參數, 焊料和引脚. 因此, IBIS模型中的包參數通常用於總結它們. 當然, 這種分析可以在較低的頻率下接收, 但對於更高頻率的訊號, 高精度類比不够精確. 當前的趨勢是使用IBIS的V-I和V-T曲線來描述緩衝特性, 並使用SPICE模型來描述封裝參數.
How to suppress electromagnetic interference
PCB is the source of electromagnetic interference (EMI), so PCB design is directly related to the electromagnetic compatibility (EMC) of electronic products. 如果強調EMC/EMI輸入 高速PCB設計, 這將有助於縮短產品開發週期,加快上市時間. 因此, 在這個論壇上,許多工程師非常關心抑制電磁干擾的問題. 例如, 無錫祥盛醫學影像有限公司舒健., 有限公司. 表示在EMC測試中發現時鐘訊號的諧波非常嚴重. 是否有必要對使用時鐘訊號的IC的電源引脚進行特殊處理? 將去耦電容器連接到電源引脚. 在PCB設計中應注意哪些方面來抑制電磁輻射? 在這方面, 李指出,電磁相容的3個要素是輻射源, 傳播途徑和受害者. 傳播路徑分為空間輻射傳播和電纜傳導. 從而抑制諧波, 首先看看它傳播的管道. 電源解耦是為了解决傳導模式的傳播問題. 此外, 還需要進行必要的匹配和遮罩.

李在回答白人線民提問時還指出,濾波是通過傳導通道解决電磁相容輻射的好方法. 此外, 也可以從干擾源和受害者兩個方面來考慮. 就干擾源而言, 嘗試使用示波器檢查訊號上升沿是否過快, 存在反射或過沖, 未命中或響鈴. 如果是這樣, 你可以考慮匹配; 此外, 儘量避免產生50%占空比訊號, 因為這種訊號沒有偶次諧波和更多的高頻成分. 對於受害者, 可以考慮土地覆蓋率等措施.

RF wiring is the choice of via or bent wiring

In this forum, 有不少網友就高速類比電路設計提出了質疑. 例如, 景恒電子的一比特網友問:在高速PCB中, 通過也可以减少較大的返回路徑, 但有些人說他們願意彎腰不傳球, 那麼我應該如何選擇呢?

在這方面, 李指出,分析射頻電路的返回路徑與分析高速數位電路中的訊號返回不同. 這兩個人有一些共同點, 兩者都是分佈參數電路, 兩者都使用麥克斯韋方程來計算電路的特性. 然而, 射頻電路是類比電路, in which the voltage V=V(t) and current I=I(t) both need to be controlled, while the digital circuit only pays attention to the change of signal voltage V=V(t). 因此, 射頻佈線中, 除了考慮訊號返回, 還需要考慮接線對電流的影響. 那就是, 導線和過孔的彎曲是否對訊號電流有任何影響. 此外, 大多數射頻板是單面或雙面PCB, 沒有完整的平面層. 返回路徑分佈在訊號周圍的各種接地和電源上. 在類比過程中,需要使用3維場選取工具進行分析. 過孔回流需要具體分析; 高速數位電路分析通常只處理具有完整平面層的多層PCB, 使用二維場選取分析, 僅考慮相鄰平面中的訊號回流, 過孔僅用作集總參數RLC處理.