site logo

كيفية تجنب تأثير خط النقل في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة?

كيفية تجنب تأثير خط النقل في PCB عالي السرعة صمم

1. طرق قمع التداخل الكهرومغناطيسي

سيؤدي الحل الجيد لمشكلة سلامة الإشارة إلى تحسين التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) للوحة PCB. One of the most important is to ensure that the PCB board has good grounding. تعد طبقة الإشارة بطبقة أرضية طريقة فعالة للغاية للتصميم المعقد. بالإضافة إلى ذلك ، يعد تقليل كثافة إشارة الطبقة الخارجية للوحة الدائرة إلى الحد الأدنى طريقة جيدة لتقليل الإشعاع الكهرومغناطيسي. يمكن تحقيق هذه الطريقة باستخدام تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بتقنية “مساحة السطح”. يتم تحقيق طبقة السطح عن طريق إضافة مزيج من طبقات العزل الرقيقة والمسام الدقيقة المستخدمة لاختراق هذه الطبقات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور للعملية العامة. يمكن دفن المقاومة والسعة تحت السطح ، وتتضاعف الكثافة الخطية لكل وحدة مساحة تقريبًا ، مما يقلل من حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. إن تقليل مساحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور له تأثير كبير على طوبولوجيا التوجيه ، مما يعني أن الحلقة الحالية تقل ، ويقل طول مسار الفرع ، ويتناسب الإشعاع الكهرومغناطيسي تقريبًا مع مساحة الحلقة الحالية ؛ At the same time, the small size characteristics mean that high-density pin packages can be used, which in turn reduces the length of the wire, thus reducing the current loop and improving emc characteristics.

2. Strictly control the cable lengths of key network cables

If the design has a high speed jump edge, the transmission line effect on the PCB must be considered. تعد رقائق الدارات المتكاملة السريعة ذات معدل الساعة المرتفع المستخدمة بشكل شائع اليوم أكثر إشكالية. هناك بعض المبادئ الأساسية لحل هذه المشكلة: إذا تم استخدام دارات CMOS أو TTL للتصميم ، يكون تردد التشغيل أقل من 10 ميجاهرتز ، ويجب ألا يزيد طول الأسلاك عن 7 بوصات. If the operating frequency is 50MHz, the cable length should not be greater than 1.5 inches. Wiring length should be 1 inch if operating frequency reaches or exceeds 75MHz. يجب أن يكون الحد الأقصى لطول الأسلاك لرقائق GaAs 0.3 بوصة. إذا تم تجاوز هذا ، فهناك مشكلة في خط النقل.

3. تخطيط طبولوجيا الكابلات بشكل صحيح

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. يشير هيكل الكابلات إلى تسلسل الكابلات وهيكل كبل الشبكة. When high-speed logic devices are used, the signal with rapidly changing edges will be distorted by the branches of the signal trunk unless the branch length is kept very short. بشكل عام ، يعتمد توجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور طبقتين أساسيتين ، وهما توجيه سلسلة ديزي والتوزيع النجمي.

For daisy-chain wiring, wiring starts at the driver end and reaches each receiving end in turn. If a series resistor is used to change the signal characteristics, the position of the series resistor should be close to the driving end. Daisy chain cabling is the best in controlling the high harmonic interference of cabling. However, this kind of wiring has the lowest transmission rate and is not easy to pass 100%. في التصميم الفعلي ، نريد أن نجعل طول الفرع في أسلاك سلسلة Daisy أقصر ما يمكن ، ويجب أن تكون قيمة الطول الآمن: Stub Delay < = حزب تاي راك تاي * 0.1.

على سبيل المثال ، يجب أن يكون طول نهايات الفروع في دوائر TTL عالية السرعة أقل من 1.5 بوصة. تشغل هذه الهيكلية مساحة أقل من الأسلاك ويمكن إنهاؤها بمطابقة مقاومة واحدة. ومع ذلك ، فإن بنية الأسلاك هذه تجعل الإشارة المستقبلة عند مستقبل إشارة مختلف غير متزامنة.

The star topology can effectively avoid the problem of clock signal synchronization, but it is very difficult to finish the wiring manually on the PCB with high density. Using automatic cabler is the best way to complete star cabling. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. This can be done manually or through CAD tools to calculate the characteristic impedance values and terminal matching resistance values.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. الخيار الأول هو محطة المطابقة RC. يمكن أن تقلل محطات مطابقة RC من استهلاك الطاقة ، ولكن لا يمكن استخدامها إلا عندما تكون عملية الإشارة مستقرة نسبيًا. هذه الطريقة هي الأنسب لمعالجة مطابقة إشارة خط الساعة. The disadvantage is that the capacitance in the RC matching terminal may affect the shape and propagation speed of the signal.

The series resistor matching terminal incurs no additional power consumption, but slows down signal transmission. This approach is used in bus-driven circuits where time delays are not significant. تتميز محطة مطابقة سلسلة المقاوم أيضًا بميزة تقليل عدد الأجهزة المستخدمة على اللوحة وكثافة التوصيلات.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. ميزته أنه لن يسحب الإشارة ، ويمكن أن يكون جيدًا جدًا لتجنب الضوضاء. تُستخدم عادةً لإشارات إدخال TTL (ACT ، HCT ، FAST).

In addition, the package type and installation type of the terminal matching resistor must be considered. SMD surface mount resistors generally have lower inductance than through-hole components, so SMD package components are preferred. There are also two installation modes for ordinary straight plug resistors: vertical and horizontal.

في وضع التثبيت العمودي ، يكون للمقاومة دبوس تثبيت قصير ، مما يقلل من المقاومة الحرارية بين المقاومة ولوحة الدائرة ويجعل حرارة المقاومة تنبعث بسهولة في الهواء. But a longer vertical installation will increase the inductance of the resistor. Horizontal installation has lower inductance due to lower installation. However, the overheated resistance will drift, and in the worst case, the resistance will become open, resulting in PCB wiring termination matching failure, becoming a potential failure factor.

4. التقنيات الأخرى القابلة للتطبيق

من أجل تقليل تجاوز الجهد العابر على مصدر طاقة IC ، يجب إضافة مكثف فصل إلى شريحة IC. هذا يزيل بشكل فعال تأثير النتوءات على مصدر الطاقة ويقلل من الإشعاع من حلقة الطاقة على اللوحة المطبوعة.

يكون تأثير تجانس النتوء أفضل عندما يكون مكثف الفصل متصلاً مباشرة بجزء إمداد الطاقة للدائرة المتكاملة بدلاً من طبقة إمداد الطاقة. هذا هو السبب في أن بعض الأجهزة بها مكثفات فصل في مآخذها ، بينما تتطلب أجهزة أخرى أن تكون المسافة بين مكثف الفصل والجهاز صغيرة بدرجة كافية.

يجب وضع أي أجهزة عالية السرعة واستهلاك الطاقة العالية معًا قدر الإمكان لتقليل التجاوز العابر لجهد مصدر الطاقة.

Without a power layer, long power lines form a loop between the signal and the loop, serving as a source of radiation and an inductive circuit.

الكابلات التي تشكل حلقة لا تمر عبر نفس كبل الشبكة أو الكابلات الأخرى تسمى الحلقة المفتوحة. If the loop passes through the same network cable, other routes form a closed loop. In both cases, the antenna effect (line antenna and ring antenna) can occur.