PCB дизайн на високоскоростен аналогов метод за маршрутизиране на входния сигнал

Колкото по-широка е ширината на линията, толкова по-силна е способността срещу смущения и толкова по-добро е качеството на сигнала (влиянието на скин ефекта). Но в същото време трябва да се гарантира изискването за 50Ω характеристичен импеданс. Нормална FR4 платка, импедансът на ширината на повърхностната линия 6MIL е 50Ω. Това очевидно не може да отговори на изискванията за качество на сигнала за високоскоростен аналогов вход, така че обикновено използваме издълбаване на GND02 и го оставяме да се отнася до слоя ART03. По този начин диференциалният сигнал може да се брои като 12/10, а единичната линия може да се брои като 18MIL. (Обърнете внимание, че ширината на линията надвишава 18MIL и след това разширяването е безсмислено)

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

CLINE, маркиран в зелено на фигурата, се отнася до еднолиния и диференциален високоскоростен аналогов вход на слоя ART03. При това трябва да се вземат предвид някои подробности:

(1) Симулационната част на ТОП слоя трябва да бъде пакетирана, както е показано на фигурата по-горе. Трябва да се отбележи, че разстоянието от земната медна тръба до аналоговия вход CLINE трябва да бъде 3W, тоест AIRGAP от ръба на медта до CLINE е два пъти по-голяма от ширината на линията. Според някои електромагнитни теоретични изчисления и симулации, магнитното поле и електрическото поле на сигналните линии върху печатната платка се разпределят основно в диапазона от 3W. (Шумовата интерференция от околните сигнали е по-малка или равна на 1%).

(2) GND медта на положителния слой на аналоговата зона също трябва да бъде изолирана от заобикалящата цифрова зона, тоест всички слоеве са изолирани.

(3) За издълбаването на GND02 обикновено издълбаваме цялата тази област, така че операцията е сравнително проста и няма проблем. Но като се имат предвид детайлите или за да се справим по-добре, можем само да издълбаем частта за аналогово входно окабеляване, разбира се, същото като ТОП слоя, зоната 3W. Това може да гарантира качеството на сигнала и плоскостта на платката. Резултатът от обработката е както следва:

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

По този начин обратният път на високоскоростния аналогов входен сигнал може бързо да се преобразува на слоя GND02. Тоест, симулираният път на връщане към земята става по-къс.

(4) Неравномерно пробивайте голям брой GND междинни връзки около високоскоростния аналогов сигнал, за да накарате аналоговия сигнал да се върне бързо. Може също да абсорбира шума.

Правила за маршрутизиране на високоскоростни аналогови входни сигнали за проектиране на печатни платки

Правило 1: Правила за екраниране на сигнала за високоскоростни печатни платки При проектиране на високоскоростни печатни платки, маршрутизирането на ключови високоскоростни сигнални линии, като часовници, трябва да бъде екранирано. Ако няма щит или само част от него, това ще доведе до изтичане на EMI. Препоръчително е екранираният проводник да бъде заземен с отвор на 1000 mil.

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

Правило 2: Правила за маршрутизиране на високоскоростни сигнали със затворена верига

Поради нарастващата плътност на платките на печатни платки, много инженери на PCB LAYOUT са склонни към грешка в процеса на маршрутизиране, тоест високоскоростни сигнални мрежи като часовникови сигнали, които дават резултати в затворен цикъл при маршрутизиране на многослойни печатни платки. В резултат на такъв затворен контур ще бъде произведена контурна антена, която ще увеличи излъчвания интензитет на EMI.

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

Правило 3: Правила за отворена верига за маршрутизиране на високоскоростни сигнали

Правило 2 споменава, че затвореният контур на високоскоростните сигнали ще причини EMI излъчване, но отвореният контур също ще причини EMI излъчване.

Високоскоростни сигнални мрежи като часовникови сигнали, след като се получи резултат с отворен контур, когато многослойната печатна платка бъде маршрутизирана, ще бъде произведена линейна антена, която увеличава интензитета на EMI излъчване.

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

Правило 4: Правило за непрекъснатост на характерния импеданс на високоскоростен сигнал

За високоскоростни сигнали, характерният импеданс трябва да бъде непрекъснат при превключване между слоеве, в противен случай това ще увеличи EMI излъчването. С други думи, ширината на окабеляването на един и същи слой трябва да бъде непрекъсната, а импедансът на окабеляването на различни слоеве трябва да бъде непрекъснат.

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

Правило 5: Правила за посоката на окабеляване за проектиране на високоскоростни печатни платки

Окабеляването между два съседни слоя трябва да следва принципа на вертикалното окабеляване, в противен случай това ще причини кръстосани смущения между линиите и ще увеличи EMI излъчването.

Накратко, съседните слоеве на окабеляване следват хоризонталните и вертикалните посоки на окабеляване, а вертикалното окабеляване може да потисне кръстосаните смущения между линиите.

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

Правило 6: Правила за топологична структура при проектиране на високоскоростни печатни платки

При проектирането на високоскоростни печатни платки контролът на характерния импеданс на платката и проектирането на топологичната структура при условия на много натоварване директно определят успеха или неуспеха на продукта.

Фигурата показва топология на последователна верига, която обикновено е от полза, когато се използва в няколко Mhz. Препоръчително е да се използва звездообразна симетрична структура на задния край при високоскоростни печатни платки.

Метод и правила за маршрутизиране на високоскоростен аналогов входен сигнал на печатни платки

Правило 7: Резонансно правило за дължина на следата

Проверете дали дължината на сигналната линия и честотата на сигнала представляват резонанс, тоест когато дължината на окабеляването е цяло число, кратно на дължината на вълната на сигнала 1/4, окабеляването ще резонира и резонансът ще излъчва електромагнитни вълни и причиняват смущения.