Как да избегнем ефекта на преносна линия в високоскоростна печатна платка дизайн

1. Методи за потискане на електромагнитните смущения

Добро решение на проблема с целостта на сигнала ще подобри електромагнитната съвместимост (ЕМС) на печатната платка. Едно от най -важните е да се гарантира, че печатната платка има добро заземяване. Сигнален слой със заземен слой е много ефективен метод за сложен дизайн. В допълнение, минимизирането на плътността на сигнала на най -външния слой на платката също е добър начин за намаляване на електромагнитното излъчване. Този метод може да бъде постигнат чрез използване на технологията за „изграждане“ на печатни платки с технологията „повърхностна площ“. Повърхностният слой се постига чрез добавяне на комбинация от тънки изолационни слоеве и микропори, използвани за проникване в тези слоеве върху печатна платка с общ процес. Съпротивлението и капацитетът могат да бъдат заровени под повърхността, а линейната плътност на единица площ е почти удвоена, като по този начин се намалява обемът на печатната платка. Намаляването на площта на печатни платки оказва огромно влияние върху топологията на маршрутизиране, което означава, че текущият контур е намален, дължината на клонирането е намалена, а електромагнитното излъчване е приблизително пропорционално на площта на токовия контур; 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. Обикновено използваните днес чипове с висока тактова честота с бърза интегрална схема са още по -проблематични. Има някои основни принципи за решаване на този проблем: ако за проектиране се използват CMOS или TTL вериги, работната честота е по -малка от 10MHz, а дължината на окабеляването не трябва да бъде по -голяма от 7 инча. 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. Максималната дължина на окабеляване за чипове GaAs трябва да бъде 0.3 инча. Ако това е надвишено, има проблем с преносната линия.

3. Правилно планирайте топологията на кабелите

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Топологията на кабелите се отнася до последователността на кабелите и структурата на мрежовия кабел. Когато се използват високоскоростни логически устройства, сигналът с бързо променящи се ръбове ще бъде изкривен от клоните на сигналния канал, освен ако дължината на клона не се поддържа много кратка. Като цяло, маршрутизацията на печатни платки приема две основни топологии, а именно Daisy Chain маршрутизация и Star разпределение.

За окабеляване с верижка, окабеляването започва от края на водача и достига последователно до всеки приемник. Ако се използва последователен резистор за промяна на характеристиките на сигнала, позицията на последователния резистор трябва да бъде близо до края на задвижването. Кабелното свързване на Дейзи е най -доброто за контролиране на високите хармонични смущения на кабелите. Този вид окабеляване обаче има най -ниската скорост на предаване и не е лесно да се премине на 100%. В действителния дизайн искаме да направим дължината на клона във окабеляването на Daisy възможно най -кратка, а стойността на безопасната дължина трябва да бъде: Stub Delay < = Trt * 0.1.

Например краищата на разклоненията във високоскоростни TTL вериги трябва да са с дължина по-малка от 1.5 инча. Тази топология заема по -малко място за окабеляване и може да бъде прекратена от един резистор. Тази структура на окабеляване обаче прави приемането на сигнала от различен приемник на сигнал не синхронно.

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. Използването на автоматичен кабел е най -добрият начин да завършите звездното окабеляване. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. Това може да се направи ръчно или чрез CAD инструменти за изчисляване на характеристичните стойности на импеданса и стойностите на съответствието на терминала.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Първият вариант е терминалът за RC мач. Съответстващите терминали на RC могат да намалят консумацията на енергия, но могат да се използват само когато работата на сигнала е относително стабилна. Този метод е най -подходящ за обработка на съвпадение на сигнала на тактовата линия. Недостатъкът е, че капацитетът в RC съответстващия терминал може да повлияе на формата и скоростта на разпространение на сигнала.

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. Съединителният резисторен терминал също има предимството да намали броя на използваните устройства на платката и плътността на връзките.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Предимството му е, че няма да сваля сигнала и може да бъде много добро, за да се избегне шум. Обикновено се използва за входни TTL сигнали (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.

При вертикален монтажен режим съпротивлението има къс монтажен щифт, който намалява термичното съпротивление между съпротивлението и платката и прави топлината на съпротивлението по -лесно излъчвана във въздуха. Но по -дългата вертикална инсталация ще увеличи индуктивността на резистора. Хоризонталната инсталация има по -ниска индуктивност поради по -ниската инсталация. 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. Други приложими технологии

За да се намали преходното претоварване на напрежението на захранването на IC, към чипа на IC трябва да се добави отделящ кондензатор. Това ефективно премахва въздействието на неравности върху захранването и намалява излъчването от захранващия контур на печатната платка.

Ефектът на изглаждане на неравностите е най -добър, когато кондензаторът за отделяне е свързан директно към захранващия крак на интегралната схема, а не към слоя на захранването. Ето защо някои устройства имат разединяващи кондензатори в гнездата си, докато други изискват разстоянието между отделящия кондензатор и устройството да бъде достатъчно малко.

Всички устройства с висока скорост и висока консумация на енергия трябва да бъдат поставени заедно, доколкото е възможно, за да се намали преходното превишаване на захранващото напрежение.

Без захранващ слой дългите електропроводи образуват контур между сигнала и контура, служещ като източник на излъчване и индуктивна верига.

Кабелите, образуващи контур, който не преминава през същия мрежов кабел или друг кабел, се наричат ​​отворен контур. Ако цикълът минава през същия мрежов кабел, други маршрути образуват затворен контур. И в двата случая може да възникне антенния ефект (линейна антена и пръстенова антена).