Cù l’aumentu di a velocità di commutazione di l’output di circuit integratu è Cunsigliu PCB 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. Alta velocità di signale in un PCB, piazzamentu incorrectu di cumpunenti finali, o cablaggio incorrecte di segnali d’alta veloce pò causà prublemi di integrità di u signale, chì ponu causà à u sistema di produzzione di dati sbagliati, u circuitu per travaglià in modu improperly o micca travagliatu in tuttu. Cumu piglià l’integrità di u signale in piena cunsiderazione è piglià misure di cuntrollu efficaci in u disignu di PCB hè diventatu un tema caldu in l’industria di cuncepimentu di PCB.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Inversamente, quandu u signale ùn risponde micca currettamente, ci hè un prublema di integrità di u signale. I prublemi di integrità di u signale ponu purtà o direttamente à a distorsione di u signale, errori di timing, dati sbagliati, indirizzi è linee di cuntrollu, è misoperation di u sistema, o ancu crash di u sistema. In u prucessu di pratica di cuncepimentu PCB, a ghjente hà accumulatu assai regule di cuncepimentu PCB. In a cuncezzione di PCB, l’integrità di u signale di PCB pò esse megliu ottenuta riferendosi attentamente à queste regule di cuncepimentu.

Quandu designemu PCB, duvemu prima capisce l’infurmazioni di cuncepimentu di tuttu u circuitu, chì include principalmente:

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. Tipu di linea di segnale, velocità è direzzione di trasmissione, requisiti di cuntrollu di impedenza di linea di segnale, direzzione di velocità di u busu è situazione di guida, segnali chjave è misure di prutezzione;

4. Tipu di alimentazione, tipu di terra, esigenze di tolleranza di u rumore per l’alimentazione è a terra, a stallazione è a segmentazione di l’alimentazione è u pianu di terra;

5. Tipi è tassi di e linee di clock, fonte è direzzione di e linee di clock, esigenze di ritardu di clock, esigenze di linea più longa.

Disegnu in strati di PCB

Dopu avè capitu l’infurmazioni di basa di u circuitu, hè necessariu pesà i requisiti di cuncepimentu di u costu di u circuitu è ​​l’integrità di u segnale, è sceglie un numeru ragionevuli di strati di cablaggio. 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. U pianu di riferenza serà di preferenza u pianu di terra. Sia l’alimentazione elettrica sia u pianu di terra ponu esse aduprati cum’è pianu di riferimentu, è tramindui anu una certa funzione di schermatura. In ogni casu, l’effettu di schermatura di u pianu di alimentazione hè assai più bassu di quellu di u pianu di terra per via di a so impedenza caratteristica più alta è a più grande differenza di potenziale trà u pianu di alimentazione è u livellu di terra di riferimentu.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Induve i costi di cuncepimentu permettenu, hè megliu organizà circuiti digitali è analogichi nantu à strati separati. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. A putenza analogica è numerica è u terrenu devenu esse separati, mai mischiati.

3. U routing di u signale chjave di i strati cunfinanti ùn attraversa micca l’area di segmentazione. I segnali formeranu un grande ciclu di segnale in tutta a regione è genereranu forti radiazioni. 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. Ci deve esse un pianu di terra relativamente cumpletu sottu à a superficia di cumpunenti. L’integrità di u pianu di terra deve esse mantenuta u più pussibule per a piastra multistrato. Nisuna linea di segnale hè permessa normalmente di corre in u pianu di terra.

5, alta frequenza, alta velocità, clock è altre linee di segnale chjave duveranu avè un pianu terrenu adiacente. 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

A chjave di u disignu di l’integrità di u signale di a scheda stampata hè u layout è u cablaggio, chì hè direttamente ligatu à u rendiment di PCB. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Se u PCB hè troppu grande è distribuitu, a linea di trasmissione pò esse assai longa, resultendu in impedenza aumentata, resistenza à u rumore ridutta, è costu aumentatu. Se i cumpunenti sò piazzati inseme, a dissipazione di u calore hè povera, è u diafunimentu di accoppiamentu pò accade in cablaggi adiacenti. Dunque, a dispusizione deve esse basata annantu à l’unità funziunali di u circuitu, tenendu in considerazione a compatibilità elettromagnetica, a dissipazione di u calore è i fattori d’interfaccia.

Quandu si stende un PCB cun signali digitali è analogichi mischiati, ùn mischiate micca segnali digitali è analogichi. Se i signali analogichi è digitali devenu esse mischiati, assicuratevi di allineà verticalmente per riduce l’effettu di l’accoppiamentu incruciatu. U circuitu digitale, u circuitu analogicu, è u circuitu generatore di rumore nantu à u circuitu duveranu esse separati, è u circuitu sensibile deve esse indirizzatu prima, è u percorsu di accoppiamentu trà i circuiti deve esse eliminatu. In particulare, cunsiderà u clock, reset and interrupt line, ùn paralleli micca sti linee cù e linee di switch high currenti, altrimenti facilmente dannatu da i segnali di accoppiamentu elettromagneticu, causannu un reset inesperu o interrupt. The overall layout should follow the following principles:

1. Disposizione di partizione funzionale, circuitu analogicu è circuitu digitale in PCB duveranu avè un schema spaziale diversu.

2. Sicondu u prucessu di u signale di u circuitu per organizà e unità di circuitu funzionale, in modo chì u flussu di u segnale mantene a stessa direzzione.

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. I cumpunenti facilmente disturbati ùn devenu micca esse troppu vicini l’uni à l’altru, i cumpunenti di input è output devenu esse luntani.

How to design the signal of integrity PCB

Cuncepimentu di cablaggio PCB

Tutte e linee di segnale devenu esse classificate prima di u cablu PCB. 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. I cavi di segnale nantu à diversi strati devenu esse diretti verticalmente l’unu à l’altru per riduce a crosstalk. L’arrangementu di e linee di signale hè megliu dispostu secondu a direzzione di u flussu di u signale. A linea di segnale di uscita di un circuitu ùn deve esse ritruvata ind’è l’area di linea di segnale d’entrata. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. Nantu à u doppiu pannellu, se necessariu, u filu di terra d’isolamentu pò esse aghjuntu à i dui lati di a linea di signale d’alta veloce. Tutte e linee di clock di alta velocità nantu à u pannellu multistratu devenu esse schermate secondu a lunghezza di e linee di clock.

I principii generali per u cablaggio sò:

1. In quantu pussibule di sceglie cuncezzione di cablaggio à bassa densità, è segnale di cablaggio finu à u pussibule spessore coerente, favurèvule à l’impedenza currispondente. Per u circuitu rf, u disignu irragionevule di a direzzione di a linea di signale, a larghezza è a spaziatura di e linee pò causà interferenza incruciata trà e linee di trasmissione di u segnu.

2. In quantu pussibule per evità fili d’entrata è di uscita adiacenti è cablaggi paralleli à lunga distanza. Per riduce a crosstalk di e linee di segnale parallele, a spaziatura trà e linee di segnale pò esse aumentata, o ponu esse inserite cinture d’isolamentu trà e linee di segnale.

3. A larghezza di a linea nantu à u PCB deve esse uniforme è nisuna mutazione di larghezza di linea ùn deve esse. PCB wiring bend ùn deve aduprà 90 gradi angulu, deve aduprà arc o 135 gradi Angle, quantu pussibule à mantene a continuità di impedenza linea.

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. In quantu pussibule per riduce a lunghezza di u filu, cresce a larghezza di u filu, hè favurèvule per riduce l’impedenza di u filu.

6. Per i signali di cuntrollu di cambià, u numeru di cablaggio PCB SIGNAL chì cambia u statu à u stessu tempu deve esse ridutta quant’è pussibule.