S povećanjem izlazne brzine integriranog kruga i PCB ploča density, Signal Integrity has become one of the issues that must be concerned in high-speed digital PCB design. The parameters of components and PCB board, the layout of components on PCB board, the wiring of high-speed Signal line and other factors, Can cause problems with signal integrity.

For PCB layouts, signal integrity requires a board layout that does not affect signal timing or voltage, while for circuit wiring, signal integrity requires termination elements, layout strategies, and wiring information. Velika brzina signala na PCB-u, pogrešno postavljanje krajnjih komponenti ili pogrešno ožičenje signala velike brzine mogu uzrokovati probleme s integritetom signala, što može uzrokovati da sustav emitira netačne podatke, kolo radi nepravilno ili uopće ne radi. How to take signal integrity into full consideration and take effective control measures in PCB design has become a hot topic in PCB design industry.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Nasuprot tome, kada signal ne reagira pravilno, postoji problem integriteta signala. Problemi sa integritetom signala mogu dovesti do ili direktno dovesti do izobličenja signala, grešaka u tempiranju, netačnih podataka, adresa i kontrolnih linija, te pogrešnog rada sistema, pa čak i pada sistema. U procesu dizajna PCB -a ljudi su akumulirali mnoga pravila dizajna PCB -a. U dizajnu PCB -a, integritet signala PCB -a može se bolje postići pažljivim pozivanjem na ova pravila dizajna.

When designing PCB, we should first understand the design information of the whole circuit board, which mainly includes:

1. The number of devices, device size, device package, chip rate, whether PCB is divided into low speed, medium speed and high speed area, which is the interface input and output area;

2. The overall layout requirements, device layout location, whether there is a high power device, chip device heat dissipation special requirements;

3. Vrsta signalne linije, brzina i smjer prijenosa, zahtjevi za kontrolu impedanse signalne linije, smjer brzine sabirnice i situacija u vožnji, ključni signali i mjere zaštite;

4. Vrsta napajanja, vrsta uzemljenja, zahtjevi tolerancije buke za napajanje i uzemljenje, postavljanje i segmentacija napajanja i uzemljenja;

5. Vrste i brzine linija takta, izvor i smjer linija takta, zahtjevi kašnjenja sata, zahtjevi najduže linije.

PCB slojeviti dizajn

Nakon razumijevanja osnovnih informacija o pločici, potrebno je izvagati projektne zahtjeve cijene ploče i integriteta signala te odabrati razuman broj slojeva ožičenja. At present, the circuit board has gradually developed from single layer, double layer and four layer to more multi-layer circuit board. Multi-layer PCB design can improve the reference surface of signal routing and provide backflow path for signal, which is the main measure to achieve good signal integrity. When designing PCB layering, follow the following rules:

1. Poželjno je da referentna ravnina bude ravnina tla. Both power supply and ground plane can be used as reference plane, and both have certain shielding function. Međutim, učinak oklopa ravnine napajanja mnogo je manji od učinka uzemljenja zbog njegove veće karakteristične impedancije i veće razlike potencijala između ravnine napajanja i referentne razine tla.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Tamo gdje troškovi projektiranja dozvoljavaju, najbolje je rasporediti digitalna i analogna kola na zasebne slojeve. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Analogno i digitalno napajanje i uzemljenje moraju biti odvojeni, nikada miješani.

3. Usmjeravanje ključnih signala susjednih slojeva ne prelazi područje segmentacije. Signali će formirati veliku signalnu petlju u cijeloj regiji i stvarati jako zračenje. If the signal cable must cross the area when the ground cable is divided, a single point can be connected between the ground to form a connection bridge between the two ground points, and then the cable can be routed through the connection bridge.

4. Ispod površine komponente treba postojati relativno potpuna ravnina tla. Integritet uzemljene ravnine mora se održavati što je više moguće za višeslojnu ploču. U ravnini tla normalno nije dopušteno prolaziti signalnim vodovima.

5, visokofrekventne, velike brzine, satni i drugi ključni signalni vodovi trebaju imati susjednu ravninu uzemljenja. In this way, the distance between signal line and ground line is only the distance between PCB layers, so the actual current always flows in the ground line directly below the signal line, forming the smallest signal loop area and reducing radiation.

How to design the signal of integrity PCB

PCB layout design

Ključ dizajna integriteta signala štampane ploče je raspored i ožičenje, što je direktno povezano sa performansama PCB -a. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Ako je PCB prevelik i raspoređen, prijenosni vod može biti jako dug, što rezultira povećanom impedansom, smanjenom otpornošću na buku i povećanjem troškova. If the components are placed together, heat dissipation is poor, and coupling crosstalk may occur in adjacent wiring. Stoga se raspored mora temeljiti na funkcionalnim jedinicama kola, uzimajući u obzir elektromagnetsku kompatibilnost, rasipanje topline i faktore sučelja.

Prilikom postavljanja PCB -a sa miješanim digitalnim i analognim signalima, nemojte miješati digitalne i analogne signale. Ako se moraju miješati analogni i digitalni signali, vodite računa okomito kako biste smanjili učinak unakrsnog spajanja. Digitalno kolo, analogno kolo i krug za stvaranje buke na ploči treba odvojiti, a osjetljivo kolo prvo treba usmjeriti, a stazu spoja između kola treba ukloniti. Posebno razmislite o satu, linijama za resetiranje i prekid, nemojte paralelno povezivati ​​ove linije s visokostrujnim prekidačima, inače se lako mogu oštetiti elektromagnetskim signalima sprezanja, uzrokujući neočekivano resetiranje ili prekid. The overall layout should follow the following principles:

1. Raspored funkcionalnih particija, analogno kolo i digitalno kolo na PCB -u trebaju imati različit prostorni raspored.

2. U skladu s procesom signala kruga rasporediti funkcionalne jedinice kola tako da tok signala održava isti smjer.

3. Take the core components of each functional circuit unit as the center, and other components are arranged around it.

4. Shorten the connection between high-frequency components as much as possible and try to reduce their distribution parameters.

5. Easily disturbed components should not be too close to each other, input and output components should be far away.

How to design the signal of integrity PCB

Dizajn ožičenja PCB -a

Sve signalne vodove treba klasificirati prije ožičenja PCB -a. First of all, clock line, sensitive signal line, and then high-speed signal line, in order to ensure that this kind of signal through the hole is enough, distribution parameters of good characteristics, and then general unimportant signal line.

Incompatible signal lines should be far away from each other and do not parallel wiring, such as digital and analog, high speed and low speed, high current and small current, high voltage and low voltage. Signalni kabeli na različitim slojevima trebaju biti usmjereni okomito jedan na drugi kako bi se smanjilo preslušavanje. Raspored signalnih vodova najbolje je raspoređen prema smjeru protoka signala. Linija izlaznog signala kola ne smije se vraćati nazad u područje ulaznog signala. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. Na dvostrukoj ploči, ako je potrebno, može se dodati izolacijska žica za uzemljenje s obje strane signalne linije velike brzine. Sve brze satne linije na višeslojnoj ploči trebaju biti zaštićene prema dužini linija takta.

Opći principi ožičenja su:

1. Što je više moguće odabrati dizajn ožičenja niske gustoće, a signalno ožičenje što je više moguće konzistentne debljine, pogodno za usklađivanje impedanse. Za RF sklop, nerazuman dizajn smjera signalne linije, širine i razmaka između linija može uzrokovati unakrsne smetnje između vodova za prijenos signala.

2. Koliko je god moguće izbjegavajte susjedne ulazne i izlazne žice i paralelno ožičenje na velike udaljenosti. Kako bi se smanjilo preslušavanje paralelnih signalnih vodova, razmak između signalnih vodova može se povećati ili se između signalnih vodova mogu umetnuti izolacijski pojasevi.

3. Širina linije na PCB -u mora biti ujednačena i neće doći do mutacije širine linije. Savijanje ožičenja PCB -a ne smije koristiti ugao od 90 stepeni, treba koristiti luk ili kut od 135 stepeni, koliko je to moguće za održavanje kontinuiteta impedanse linije.

4. Minimize the area of the current loop. The external radiation intensity of current-carrying circuit is proportional to the current passing through, the loop area and the square of signal frequency. Reducing the current loop area can reduce the ELECTROMAGNETIC interference of PCB.

5. Koliko god je moguće smanjiti duljinu žice, povećati širinu žice, pogoduje smanjenju impedancije žice.

6. Za upravljačke signale prekidača, broj ožičenja SIGNAL PCB -a koje istovremeno mijenja stanje treba smanjiti što je više moguće.