PCB طراحی روش مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ با سرعت بالا

هرچه عرض خط بیشتر باشد، توانایی ضد تداخل قوی تر و کیفیت سیگنال بهتر است (تاثیر اثر پوست). اما در عین حال، نیاز به امپدانس مشخصه 50Ω باید تضمین شود. برد معمولی FR4، عرض خط سطح امپدانس 6MIL 50Ω است. بدیهی است که این نمی تواند الزامات کیفیت سیگنال ورودی آنالوگ پرسرعت را برآورده کند، بنابراین ما معمولاً از سوراخ کردن GND02 استفاده می کنیم و اجازه می دهیم به لایه ART03 اشاره کند. به این ترتیب، سیگنال دیفرانسیل را می توان 12/10، و خط تک را می توان به عنوان 18MIL شمارش کرد. (توجه داشته باشید که عرض خط از 18MIL بیشتر می شود و پس از آن تعریض بی معنی است)

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

CLINE که در شکل با رنگ سبز مشخص شده است به ورودی آنالوگ پرسرعت تک خطی و دیفرانسیل لایه ART03 اشاره دارد. در حین انجام این کار، باید به برخی از جزئیات پرداخته شود:

(1) قسمت شبیه سازی لایه TOP باید بسته بندی شود، همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است. لازم به ذکر است که فاصله مس زمین تا ورودی آنالوگ CLINE باید 3 وات باشد، یعنی AIRGAP از لبه مس تا CLINE دو برابر عرض خط باشد. بر اساس برخی از محاسبات و شبیه سازی های نظری الکترومغناطیسی، میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی خطوط سیگنال روی PCB عمدتاً در محدوده 3 وات توزیع می شوند. (تداخل نویز سیگنال های اطراف کمتر یا مساوی 1٪ است).

(2) مس GND لایه مثبت ناحیه آنالوگ نیز باید از ناحیه دیجیتالی اطراف جدا شود، یعنی همه لایه ها ایزوله شوند.

(3) برای خالی کردن GND02، ما معمولاً تمام این ناحیه را خالی می کنیم، بنابراین عملیات نسبتاً ساده است و مشکلی وجود ندارد. اما با توجه به جزئیات یا برای انجام بهتر، فقط می‌توانیم قسمت سیم‌کشی ورودی آنالوگ را خالی کنیم، البته مانند لایه TOP، ناحیه 3W. این می تواند کیفیت سیگنال و صاف بودن برد را تضمین کند. نتیجه پردازش به شرح زیر است:

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

به این ترتیب، مسیر برگشت سیگنال ورودی آنالوگ پرسرعت را می توان به سرعت در لایه GND02 جریان داد. یعنی مسیر بازگشت زمین شبیه سازی شده کوتاهتر می شود.

(4) تعداد زیادی از طریق GND را در اطراف سیگنال آنالوگ پرسرعت پانچ کنید تا سیگنال آنالوگ به سرعت به عقب برگردد. همچنین می تواند نویز را جذب کند.

PCB قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ با سرعت بالا را طراحی می کند

قانون 1: قوانین محافظت از مسیریابی سیگنال PCB با سرعت بالا در طراحی PCB با سرعت بالا، مسیریابی خطوط سیگنال پرسرعت کلیدی مانند ساعت ها باید محافظت شود. اگر محافظی وجود نداشته باشد یا فقط بخشی از آن باشد، باعث نشتی EMI می شود. توصیه می شود سیم محافظ با یک سوراخ در هر 1000 میل به زمین متصل شود.

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

قانون 2: قوانین حلقه بسته مسیریابی سیگنال با سرعت بالا

با توجه به افزایش تراکم بردهای PCB، بسیاری از مهندسین PCB LAYOUT مستعد اشتباه در فرآیند مسیریابی هستند، یعنی شبکه های سیگنال پرسرعت مانند سیگنال های ساعت، که نتایج حلقه بسته را هنگام مسیریابی PCB های چند لایه ایجاد می کنند. در نتیجه چنین حلقه بسته، یک آنتن حلقه تولید می شود که باعث افزایش شدت تابش EMI می شود.

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

قانون 3: قوانین حلقه باز مسیریابی سیگنال با سرعت بالا

قانون 2 اشاره می کند که حلقه بسته سیگنال های پرسرعت باعث تشعشع EMI می شود، اما حلقه باز باعث تشعشع EMI می شود.

شبکه‌های سیگنال پرسرعت مانند سیگنال‌های ساعت، هنگامی که یک نتیجه حلقه باز هنگام مسیریابی PCB چند لایه رخ می‌دهد، یک آنتن خطی تولید می‌شود که شدت تابش EMI را افزایش می‌دهد.

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

قانون 4: قانون تداوم امپدانس مشخصه سیگنال پرسرعت

برای سیگنال های پرسرعت، امپدانس مشخصه باید در هنگام سوئیچ بین لایه ها تداوم باشد، در غیر این صورت تابش EMI را افزایش می دهد. به عبارت دیگر، عرض سیم کشی همان لایه باید پیوسته باشد و امپدانس سیم کشی لایه های مختلف باید پیوسته باشد.

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

قانون 5: قوانین جهت سیم کشی برای طراحی PCB با سرعت بالا

سیم کشی بین دو لایه مجاور باید از اصل سیم کشی عمودی پیروی کند، در غیر این صورت باعث ایجاد تداخل بین خطوط و افزایش تابش EMI می شود.

به طور خلاصه، لایه های سیم کشی مجاور از جهت سیم کشی افقی و عمودی پیروی می کنند و سیم کشی عمودی می تواند تداخل بین خطوط را سرکوب کند.

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

قانون 6: قوانین ساختار توپولوژیکی در طراحی PCB با سرعت بالا

در طراحی PCB با سرعت بالا، کنترل امپدانس مشخصه برد مدار و طراحی ساختار توپولوژیکی در شرایط چند باری به طور مستقیم موفقیت یا شکست محصول را تعیین می کند.

شکل یک توپولوژی زنجیره ای دیزی را نشان می دهد که به طور کلی وقتی در چند مگاهرتز استفاده می شود مفید است. استفاده از ساختار متقارن ستاره ای شکل در قسمت پشتی در طراحی PCB با سرعت بالا توصیه می شود.

روش و قوانین مسیریابی سیگنال ورودی آنالوگ پر سرعت PCB را طراحی می کند

قانون 7: قانون رزونانس طول اثر

بررسی کنید که آیا طول خط سیگنال و فرکانس سیگنال تشدید می شود، یعنی زمانی که طول سیم کشی مضرب صحیح طول موج سیگنال 1/4 باشد، سیم کشی طنین انداز می شود و رزونانس امواج الکترومغناطیسی ساطع می کند. و باعث تداخل شود.