Kako izbjeći efekt dalekovoda u dizajnu PCB -a velike brzine?

Kako izbjeći efekt dalekovoda u PCB velike brzine dizajn

1. Metode za suzbijanje elektromagnetskih smetnji

Dobro rješenje problema integriteta signala poboljšat će elektromagnetsku kompatibilnost (EMC) PCB ploče. Jedan od najvažnijih je osigurati da PCB ploča ima dobro uzemljenje. Signalni sloj sa uzemljenim slojem vrlo je učinkovita metoda za složeno projektiranje. Osim toga, minimiziranje gustoće signala najudaljenijeg sloja ploče je također dobar način za smanjenje elektromagnetskog zračenja. Ova metoda se može postići korištenjem tehnologije „površinske površine“ „izgradnje“ PCB dizajna. Površinski sloj postiže se dodavanjem kombinacije tankih izolacijskih slojeva i mikropora koji se koriste za prodiranje u te slojeve na općenito procesnoj PCB-u. Otpor i kapacitet mogu se zakopati ispod površine, a linearna gustoća po jedinici površine gotovo se udvostručuje, čime se smanjuje volumen PCB -a. Smanjenje područja PCB -a ima ogroman utjecaj na topologiju usmjeravanja, što znači da se smanjuje trenutna petlja, smanjuje dužina usmjeravanja grana, a elektromagnetsko zračenje je približno proporcionalno površini strujne petlje; 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. Brzi čipovi integriranih krugova velike brzine takta, koji se danas često koriste, još su problematičniji. Postoje neki osnovni principi za rješavanje ovog problema: ako se za projektiranje koriste CMOS ili TTL sklopovi, radna frekvencija je manja od 10 MHz, a dužina ožičenja ne smije biti veća od 7 inča. 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. Maksimalna dužina ožičenja za GaAs čipove trebala bi biti 0.3 inča. Ako je ovo prekoračeno, postoji problem s dalekovodom.

3. Pravilno planirajte topologiju kabliranja

Drugi način rješavanja efekta dalekovoda je odabir ispravne putanje usmjeravanja i topologije terminala. Topologija kabliranja odnosi se na niz kablova i strukturu mrežnog kabela. Kada se koriste logički uređaji velike brzine, signal s brzo promjenjivim rubovima izobličit će grane signalnog kanala, osim ako je dužina grane vrlo kratka. Općenito, PCB usmjeravanje prihvaća dvije osnovne topologije, naime Daisy Chain usmjeravanje i Star distribuciju.

Za ožičenje s tratinčicom, ožičenje započinje na kraju vozača i redom dolazi do svakog prijemnog kraja. Ako se serijski otpornik koristi za promjenu karakteristika signala, položaj serijskog otpornika trebao bi biti blizu kraja vožnje. Kabliranje s lančanicima najbolje je u kontroli visokih harmonijskih smetnji kabela. Međutim, ova vrsta ožičenja ima najmanju brzinu prijenosa i nije je lako proći 100%. U stvarnom dizajnu želimo učiniti duljinu grane u ožičenju Daisy lanca što je moguće kraćom, a vrijednost sigurne duljine trebala bi biti: Stub Delay < = Trt * 0.1.

Na primjer, krajevi grana u TTL krugovima velike brzine trebaju biti duži od 1.5 inča. Ova topologija zauzima manje prostora za ožičenje i može se završiti jednim otpornikom koji odgovara. Međutim, ova struktura ožičenja čini da prijem signala na drugom prijemniku signala nije sinkroniziran.

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. Korištenje automatskog kabela najbolji je način dovršetka kabela sa zvijezdama. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. To se može učiniti ručno ili putem CAD alata za izračunavanje karakterističnih vrijednosti impedanse i priključaka odgovarajućih vrijednosti otpora.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Prva opcija je terminal za daljinsko upravljanje. RC odgovarajući terminali mogu smanjiti potrošnju energije, ali se mogu koristiti samo ako je rad signala relativno stabilan. Ova metoda je najprikladnija za obradu podudaranja signala časovne linije. Nedostatak je to što kapacitet u priključnom terminalu RC -a može utjecati na oblik i brzinu širenja signala.

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. Serijski otpornički priključak otpornika također ima prednost smanjenja broja uređaja koji se koriste na ploči i gustoće veza.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Njegova prednost je što neće povući signal i može biti jako dobro izbjeći šum. Obično se koristi za ulazne TTL signale (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.

U vertikalnom načinu montaže, otpor ima kratki montažni zatik, koji smanjuje toplinski otpor između otpora i ploče i čini otpornu toplinu lakše emitiranom u zrak. No, dulja vertikalna instalacija povećat će induktivitet otpornika. Horizontalna instalacija ima manji induktivitet zbog niže instalacije. 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. Druge primjenjive tehnologije

Kako bi se smanjilo prekoračenje privremenog napona na IC napajanju, IC čipu treba dodati kondenzator za odvajanje. Time se učinkovito uklanja utjecaj neravnina na napajanje i smanjuje zračenje iz petlje za napajanje na štampanoj ploči.

Učinak zaglađivanja burra najbolji je kada je kondenzator za odvajanje spojen izravno na nožicu za napajanje integriranog kruga, a ne na sloj napajanja. To je razlog zašto neki uređaji imaju odvojene kondenzatore u svojim utičnicama, dok drugi zahtijevaju da udaljenost između kondenzatora za razdvajanje i uređaja bude dovoljno mala.

Svi uređaji velike brzine i velike potrošnje energije trebali bi biti postavljeni zajedno što je više moguće kako bi se smanjilo prolazno prekoračenje napona napajanja.

Bez sloja napajanja, dugi vodovi tvore petlju između signala i petlje, služeći kao izvor zračenja i induktivno kolo.

Kablovi koji tvore petlju koja ne prolazi kroz isti mrežni kabel ili drugo kabliranje naziva se otvorena petlja. Ako petlja prolazi kroz isti mrežni kabel, druge rute tvore zatvorenu petlju. U oba slučaja može doći do efekta antene (linijska antena i prstenasta antena).