Kuidas vältida ülekandeliini efekti kiire trükkplaadi konstruktsioonis?

Kuidas vältida ülekandeliini efekti kiire PCB disain

1. Meetodid elektromagnetiliste häirete summutamiseks

Hea lahendus signaali terviklikkuse probleemile parandab trükkplaadi elektromagnetilist ühilduvust (EMC). Üks olulisemaid on tagada, et PCB -plaadil oleks hea maandus. Maanduskihiga signaalikiht on keeruka disaini jaoks väga tõhus meetod. Lisaks on hea võimalus elektromagnetilise kiirguse vähendamiseks ka trükkplaadi välimise kihi signaalitiheduse minimeerimine. Seda meetodit on võimalik saavutada, kasutades “pindala” tehnoloogia “kogunemis” PCB disaini. Pindala kiht saavutatakse õhukeste isolatsioonikihtide ja mikropooride kombinatsiooni lisamisega, mida kasutatakse nende kihtide läbistamiseks üldprotsessi PCB-l. Takistuse ja mahtuvuse saab matta pinna alla ning lineaarne tihedus pindalaühiku kohta on peaaegu kahekordistunud, vähendades seega PCB mahtu. PCB pindala vähenemine mõjutab tohutult marsruutimise topoloogiat, mis tähendab, et vooluahelat vähendatakse, haru marsruudi pikkust vähendatakse ja elektromagnetiline kiirgus on ligikaudu võrdeline vooluahela pindalaga; 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. Tänapäeval tavaliselt kasutatavad suure taktsagedusega kiired integraallülituste kiibid on veelgi problemaatilisemad. Selle probleemi lahendamiseks on mõned põhiprintsiibid: kui projekteerimisel kasutatakse CMOS- või TTL -ahelaid, on töösagedus alla 10 MHz ja juhtmestiku pikkus ei tohiks olla suurem kui 7 tolli. 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. GaAs kiipide maksimaalne juhtmestiku pikkus peaks olema 0.3 tolli. Kui see ületatakse, on ülekandeliini probleem.

3. Planeerige korralikult kaabelduse topoloogia

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Kaabelduse topoloogia viitab võrgukaabli kaabeldusjärjestusele ja struktuurile. Kiirete loogikaseadmete kasutamisel moonutavad kiiresti muutuvate servadega signaali signaali pagasiruumi harud, kui haru pikkust väga lühikeseks ei hoita. Üldiselt võtab PCB marsruutimine vastu kaks põhilist topoloogiat, nimelt Daisy Chaini marsruutimine ja Tähejaotus.

Daisy-kett juhtmestiku puhul algab juhtmestik juhi otsast ja jõuab kordamööda iga vastuvõtuotsani. If a series resistor is used to change the signal characteristics, the position of the series resistor should be close to the driving end. Daisy kettkaabeldus on parim kaabelduse kõrge harmoonilise häire juhtimisel. Selline juhtmestik on aga madalaima edastuskiirusega ja seda pole lihtne 100%läbida. Tegelikus disainis soovime muuta Daisy keti juhtmestiku haru pikkuse võimalikult lühikeseks ja ohutu pikkuse väärtus peaks olema järgmine: Stub Delay < = Trt * 0.1.

Näiteks kiirete TTL-ahelate harude otsad peaksid olema vähem kui 1.5 tolli pikad. See topoloogia võtab vähem juhtmestikku ja selle saab lõpetada ühe takisti sobitamisega. Kuid see juhtmestiku struktuur muudab signaali vastuvõtmise erinevatel signaali vastuvõtjatel sünkroonseks.

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. Automaatkaabli kasutamine on parim viis tähekaabelduse lõpuleviimiseks. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. Seda saab teha käsitsi või CAD -tööriistade abil, et arvutada iseloomulikud impedantsi väärtused ja klemmide vastavustakistuse väärtused.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Esimene võimalus on RC vasteterminal. RC -vastavad klemmid võivad vähendada energiatarbimist, kuid neid saab kasutada ainult siis, kui signaali töö on suhteliselt stabiilne. See meetod sobib kõige paremini kellajoone signaali sobitamise töötlemiseks. Puuduseks on see, et RC sobitusklemmi mahtuvus võib mõjutada signaali kuju ja levimiskiirust.

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. Seeria takistite sobitamise terminali eeliseks on ka plaadil kasutatavate seadmete arvu ja ühenduste tiheduse vähendamine.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Selle eeliseks on see, et see ei tõmba signaali alla ja võib müra vältimiseks olla väga hea. Tavaliselt kasutatakse TTL sisendsignaalide jaoks (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.

Vertikaalse paigaldusrežiimi korral on takistusel lühike kinnitustihvt, mis vähendab takistuse ja trükkplaadi vahelist soojustakistust ning muudab takistussoojuse kergemini õhku. But a longer vertical installation will increase the inductance of the resistor. Horizontal installation has lower inductance due to lower installation. 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. Muud rakendatavad tehnoloogiad

IC toiteallika mööduva pinge ületamise vähendamiseks tuleks IC -kiibile lisada lahtiühendav kondensaator. See eemaldab tõhusalt puuride mõju toiteallikale ja vähendab trükitahvli toiteahela kiirgust.

Tangide silumisefekt on parim, kui lahtiühendamise kondensaator on ühendatud otse integraallülituse toiteallikaga, mitte toiteallika kihiga. Sellepärast on mõnede seadmete pistikupesades lahtivõetavad kondensaatorid, teised aga nõuavad, et eralduskondensaatori ja seadme vaheline kaugus oleks piisavalt väike.

Kõik suure kiirusega ja suure energiatarbega seadmed tuleks võimalikult palju kokku panna, et vähendada toitepinge mööduvat ületamist.

Ilma toitekihita moodustavad pikad elektriliinid ahela signaali ja silmuse vahel, mis on kiirgusallikaks ja induktiivahelaks.

Kaablit, mis moodustab silmuse, mis ei läbi sama võrgukaablit või muud kaabeldust, nimetatakse avatud ahelaks. If the loop passes through the same network cable, other routes form a closed loop. In both cases, the antenna effect (line antenna and ring antenna) can occur.