Mit der Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit des integrierten Schaltkreises und PCB-Board Dichte ist die Signalintegrität zu einem der Probleme geworden, die beim Design von digitalen Hochgeschwindigkeits-PCBs beachtet werden müssen. Die Parameter der Komponenten und der Leiterplatte, das Layout der Komponenten auf der Leiterplatte, die Verdrahtung der Hochgeschwindigkeitssignalleitung und andere Faktoren, Kann Probleme mit der Signalintegrität verursachen.

Bei PCB-Layouts erfordert die Signalintegrität ein Platinenlayout, das das Signaltiming oder die Spannung nicht beeinflusst, während die Signalintegrität bei der Schaltungsverdrahtung Anschlusselemente, Layoutstrategien und Verdrahtungsinformationen erfordert. Hohe Signalgeschwindigkeit auf einer Leiterplatte, falsche Platzierung von Endkomponenten oder falsche Verdrahtung von Hochgeschwindigkeitssignalen können zu Problemen mit der Signalintegrität führen, die dazu führen können, dass das System falsche Daten ausgibt, die Schaltung nicht ordnungsgemäß funktioniert oder überhaupt nicht funktioniert. Die vollständige Berücksichtigung der Signalintegrität und die Ergreifung effektiver Kontrollmaßnahmen beim PCB-Design ist zu einem heißen Thema in der PCB-Designbranche geworden.

Signalintegrität Problem Eine gute Signalintegrität bedeutet, dass das Signal bei Bedarf mit den richtigen Timing- und Spannungspegelwerten reagieren kann. Umgekehrt liegt ein Signalintegritätsproblem vor, wenn das Signal nicht richtig reagiert. Probleme mit der Signalintegrität können zu Signalverzerrungen, Timing-Fehlern, falschen Daten, Adress- und Steuerleitungen und Systemfehlfunktionen oder sogar Systemabstürzen führen oder direkt zu Signalverzerrungen führen. In der Praxis des PCB-Designs haben sich die Leute viele Regeln für das PCB-Design angesammelt. Beim PCB-Design kann die Signalintegrität von PCB besser erreicht werden, indem diese Designregeln sorgfältig beachtet werden.

Beim Entwerfen von Leiterplatten sollten wir zuerst die Designinformationen der gesamten Leiterplatte verstehen, die hauptsächlich Folgendes umfassen:

1. Die Anzahl der Geräte, Gerätegröße, Gerätepaket, Chiprate, ob PCB in den Bereich mit niedriger Geschwindigkeit, mittlerer Geschwindigkeit und hoher Geschwindigkeit unterteilt ist, der der Schnittstelleneingangs- und -ausgangsbereich ist;

2. Die Gesamt-Layout-Anforderungen, Geräte-Layout-Standort, ob es ein Hochleistungsgerät, Chip-Gerät Wärmeableitung spezielle Anforderungen gibt;

3. Art der Signalleitung, Geschwindigkeit und Übertragungsrichtung, Anforderungen an die Impedanzkontrolle der Signalleitung, Richtung der Busgeschwindigkeit und Fahrsituation, Schlüsselsignale und Schutzmaßnahmen;

4. Art der Stromversorgung, Art der Erdung, Anforderungen an die Rauschtoleranz für Stromversorgung und Masse, Einstellung und Segmentierung von Stromversorgung und Masseplatte;

5. Typen und Raten von Taktleitungen, Quelle und Richtung der Taktleitungen, Anforderungen an die Taktverzögerung, Anforderungen an die längste Leitung.

PCB-Layer-Design

Nachdem Sie die grundlegenden Informationen zur Leiterplatte verstanden haben, müssen Sie die Designanforderungen der Leiterplattenkosten und der Signalintegrität abwägen und eine angemessene Anzahl von Verdrahtungsschichten auswählen. Gegenwärtig hat sich die Leiterplatte schrittweise von einer einlagigen, zweilagigen und vierlagigen zu mehr mehrlagigen Leiterplatten entwickelt. Das mehrschichtige PCB-Design kann die Referenzoberfläche der Signalführung verbessern und einen Rückflusspfad für das Signal bereitstellen, was die Hauptmaßnahme zum Erreichen einer guten Signalintegrität ist. Beachten Sie beim Entwerfen von PCB-Layering die folgenden Regeln:

1. Die Bezugsebene ist vorzugsweise die Grundebene. Als Referenzebene können sowohl die Stromversorgung als auch die Masseebene verwendet werden, und beide haben eine bestimmte Abschirmungsfunktion. Die Abschirmwirkung der Stromversorgungsebene ist jedoch aufgrund ihrer höheren charakteristischen Impedanz und der größeren Potentialdifferenz zwischen der Stromversorgungsebene und dem Bezugsmassepegel viel geringer als die der Masseebene.

2. Digitale Schaltung und analoge Schaltung sind geschichtet. Wo die Designkosten es zulassen, ist es am besten, digitale und analoge Schaltungen auf getrennten Schichten anzuordnen. Wenn Sie in derselben Verdrahtungsschicht anordnen möchten, können Sie einen Graben verwenden, eine Erdungsleitung hinzufügen, die Methode wie die Trennlinie zur Abhilfe. Analoge und digitale Stromversorgung und Masse müssen getrennt, niemals gemischt werden.

3. Das Leitsignal-Routing benachbarter Schichten durchquert nicht den Segmentierungsbereich. Signale bilden eine große Signalschleife über die Region und erzeugen starke Strahlung. Wenn das Signalkabel bei der Teilung des Erdungskabels den Bereich durchqueren muss, kann ein einzelner Punkt zwischen die Erde geschaltet werden, um eine Verbindungsbrücke zwischen den beiden Erdungspunkten zu bilden, und dann kann das Kabel durch die Verbindungsbrücke geführt werden.

4. Unter der Bauteiloberfläche sollte sich eine relativ vollständige Masseebene befinden. Die Integrität der Masseebene muss für die Multilayer-Platte so weit wie möglich erhalten bleiben. In der Masseebene dürfen normalerweise keine Signalleitungen verlaufen.

5, Hochfrequenz-, Hochgeschwindigkeits-, Takt- und andere wichtige Signalleitungen sollten benachbarte Masseebene haben. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen Signalleitung und Masseleitung nur der Abstand zwischen Leiterplattenschichten, sodass der tatsächliche Strom immer in der Masseleitung direkt unterhalb der Signalleitung fließt, wodurch die kleinste Signalschleifenfläche gebildet und die Strahlung reduziert wird.

So entwerfen Sie das Signal of Integrity PCB

PCB-Layout-Design

Der Schlüssel zum Design der Signalintegrität von Leiterplatten ist das Layout und die Verdrahtung, die in direktem Zusammenhang mit der Leistung der Leiterplatte stehen. Vor dem Layout muss die Leiterplattengröße bestimmt werden, um die Funktion zu möglichst geringen Kosten zu erfüllen. Wenn die PCB zu groß und verteilt ist, kann die Übertragungsleitung sehr lang sein, was zu einer erhöhten Impedanz, einem verringerten Rauschwiderstand und erhöhten Kosten führt. Wenn die Komponenten zusammen platziert werden, ist die Wärmeableitung schlecht und es kann zu Kopplungsübersprechen in benachbarten Leitungen kommen. Daher muss sich das Layout an den Funktionseinheiten der Schaltung orientieren und dabei elektromagnetische Verträglichkeit, Wärmeableitung und Schnittstellenfaktoren berücksichtigen.

Beim Bestücken einer Leiterplatte mit gemischten digitalen und analogen Signalen dürfen digitale und analoge Signale nicht gemischt werden. Wenn analoge und digitale Signale gemischt werden müssen, achten Sie darauf, vertikal zu reihen, um den Effekt der Kreuzkopplung zu reduzieren. Der digitale Schaltkreis, der analoge Schaltkreis und der rauscherzeugende Schaltkreis auf der Platine sollten getrennt werden, und der empfindliche Schaltkreis sollte zuerst geroutet werden, und der Kopplungspfad zwischen den Schaltkreisen sollte eliminiert werden. Beachten Sie insbesondere die Takt-, Rücksetz- und Unterbrechungsleitungen, diese Leitungen nicht parallel zu den Hochstrom-Schalterleitungen zu führen, da sie sonst leicht durch elektromagnetische Kopplungssignale beschädigt werden und unerwartete Rücksetzungen oder Unterbrechungen verursachen. Das Gesamtlayout sollte folgenden Prinzipien folgen:

1. Das funktionale Partitionslayout, die analoge Schaltung und die digitale Schaltung auf der Leiterplatte sollten unterschiedliche räumliche Anordnungen haben.

2. Entsprechend dem Schaltungssignalprozess sind die funktionalen Schaltungseinheiten so anzuordnen, dass der Signalfluss die gleiche Richtung beibehält.

3. Nehmen Sie die Kernkomponenten jeder funktionalen Schaltungseinheit als Zentrum, und andere Komponenten sind darum herum angeordnet.

4. Verkürzen Sie die Verbindung zwischen hochfrequenten Komponenten so weit wie möglich und versuchen Sie, ihre Verteilungsparameter zu reduzieren.

5. Leicht störbare Komponenten sollten nicht zu nah beieinander liegen, Ein- und Ausgabekomponenten sollten weit entfernt sein.

So entwerfen Sie das Signal of Integrity PCB

PCB-Verdrahtungsdesign

Alle Signalleitungen sollten vor der Leiterplattenverdrahtung klassifiziert werden. Zuallererst Taktleitung, empfindliche Signalleitung und dann Hochgeschwindigkeitssignalleitung, um sicherzustellen, dass diese Art von Signal durch das Loch ausreicht, Verteilungsparameter mit guten Eigenschaften und dann allgemeine unwichtige Signalleitung.

Inkompatible Signalleitungen sollten weit voneinander entfernt sein und nicht parallel verdrahtet werden, wie z. B. digital und analog, Hochgeschwindigkeit und Niedergeschwindigkeit, Hochstrom und Kleinstrom, Hochspannung und Niederspannung. Signalkabel auf verschiedenen Ebenen sollten vertikal zueinander verlegt werden, um Übersprechen zu reduzieren. Die Anordnung der Signalleitungen richtet sich am besten nach der Flussrichtung des Signals. Die Ausgangssignalleitung einer Schaltung sollte nicht auf den Bereich der Eingangssignalleitung zurückgeführt werden. Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen sollten so kurz wie möglich gehalten werden, um Störungen anderer Signalleitungen zu vermeiden. Auf der Doppelplatte kann bei Bedarf der Isolationserdungsdraht auf beiden Seiten der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung hinzugefügt werden. Alle Hochgeschwindigkeits-Taktleitungen auf der Multilayer-Platine sollten entsprechend der Länge der Taktleitungen abgeschirmt sein.

Die allgemeinen Grundsätze für die Verdrahtung sind:

1. So weit wie möglich ein Verdrahtungsdesign mit geringer Dichte und eine möglichst dicke Signalverdrahtung wählen, die der Impedanzanpassung förderlich ist. Bei HF-Schaltungen kann die unangemessene Auslegung von Signalleitungsrichtung, -breite und Leitungsabstand Querinterferenzen zwischen Signalübertragungsleitungen verursachen.

2. Vermeiden Sie so weit wie möglich benachbarte Ein- und Ausgangsdrähte und weitreichende Parallelverdrahtungen. Um das Übersprechen paralleler Signalleitungen zu reduzieren, kann der Abstand zwischen den Signalleitungen vergrößert werden oder es können Trennbänder zwischen den Signalleitungen eingefügt werden.

3. Die Linienbreite auf der Leiterplatte muss einheitlich sein und es darf keine Linienbreitenmutation auftreten. Die Biegung der Leiterplattenverkabelung sollte keine 90-Grad-Ecke verwenden, sollte einen Bogen oder einen 135-Grad-Winkel verwenden, um die Kontinuität der Leitungsimpedanz zu gewährleisten.

4. Minimieren Sie die Fläche der Stromschleife. Die externe Strahlungsintensität des stromdurchflossenen Stromkreises ist proportional zum durchfließenden Strom, der Schleifenfläche und dem Quadrat der Signalfrequenz. Die Reduzierung des Stromschleifenbereichs kann die ELEKTROMAGNETISCHE Störung der PCB reduzieren.

5. Um die Länge des Drahtes so weit wie möglich zu reduzieren, erhöhen Sie die Breite des Drahtes, um die Impedanz des Drahtes zu reduzieren.

6. Bei Schaltersteuersignalen sollte die Anzahl der gleichzeitig den Zustand ändernden SIGNAL-Leiterplatten-Verdrahtungen so weit wie möglich reduziert werden.