Kuinka välttää siirtolinjan vaikutus sisään nopea PCB suunnittelu

1. Menetelmät sähkömagneettisten häiriöiden vaimentamiseksi

Hyvä ratkaisu signaalin eheysongelmaan parantaa piirilevyn sähkömagneettista yhteensopivuutta (EMC). Yksi tärkeimmistä on varmistaa, että piirilevyllä on hyvä maadoitus. Maalikerroksella varustettu signaalikerros on erittäin tehokas menetelmä monimutkaiseen suunnitteluun. Lisäksi piirilevyn uloimman kerroksen signaalitiheyden minimointi on myös hyvä tapa vähentää sähkömagneettista säteilyä. Tämä menetelmä voidaan saavuttaa käyttämällä ”pinta-ala” -tekniikan ”kertymä” -piirilevyrakennetta. Pinta-alakerros saavutetaan lisäämällä ohuiden eristekerrosten ja mikrohuokosten yhdistelmä, jota käytetään näiden kerrosten läpäisemiseen yleisen prosessin PCB: llä. Vastus ja kapasitanssi voidaan haudata pinnan alle, ja lineaarinen tiheys pinta -alayksikköä kohden lähes kaksinkertaistuu, mikä vähentää piirilevyn tilavuutta. PCB -alueen pienentämisellä on valtava vaikutus reitityksen topologiaan, mikä tarkoittaa, että virtasilmukka pienenee, haarareitityksen pituus lyhenee ja sähkömagneettinen säteily on suunnilleen verrannollinen virtasilmukan pinta -alaan; 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. Nykyään yleisesti käytetyt korkean kellotaajuuden nopeat integroidut piirisirut ovat vielä ongelmallisempia. Ongelman ratkaisemiseksi on olemassa joitakin perusperiaatteita: jos suunnittelussa käytetään CMOS- tai TTL -piirejä, toimintataajuus on alle 10 MHz ja johdotuksen pituuden ei pitäisi olla yli 7 tuumaa. 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 -sirujen maksimijohdotuspituuden tulisi olla 0.3 tuumaa. Jos tämä ylitetään, on siirtolinjaongelma.

3. Suunnittele kaapeloinnin topologia oikein

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Kaapelointitopologia viittaa verkkokaapelin kaapelointijärjestykseen ja rakenteeseen. Kun käytetään nopeita logiikkalaitteita, signaalin rungon haarat vääristävät nopeasti muuttuvien reunojen signaalia, ellei haaran pituutta pidetä hyvin lyhyenä. Yleensä PCB -reititys ottaa käyttöön kaksi perustopologiaa, nimittäin Daisy Chain -reititys ja Star -jakelu.

Ketjutuksen ketjutuksessa johdotus alkaa kuljettajan päästä ja saavuttaa jokaisen vastaanottopään vuorotellen. 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 -ketjukaapelointi hallitsee parhaiten kaapeloinnin suurta harmonista häiriötä. Tällaisella johdotuksella on kuitenkin alhaisin siirtonopeus, eikä sitä ole helppo siirtää 100%. Varsinaisessa suunnittelussa haluamme tehdä Daisy -ketjukytkennän haaran pituudesta mahdollisimman lyhyen ja turvallisen pituuden arvon tulisi olla: Tynkäviive < = Trt * 0.1.

Esimerkiksi nopeiden TTL-piirien haaranpäiden tulisi olla alle 1.5 tuumaa pitkiä. Tämä topologia vie vähemmän johdotustilaa, ja se voidaan lopettaa yhdellä vastuksen sovituksella. Tämä johdotusrakenne tekee kuitenkin signaalin vastaanottamisen eri signaalivastaanottimessa synkroniseksi.

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. Automaattinen kaapelointi on paras tapa suorittaa tähtikaapelointi. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. Tämä voidaan tehdä manuaalisesti tai CAD -työkaluilla ominaisimpedanssiarvojen ja terminaalin vastaavien vastusarvojen laskemiseksi.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Ensimmäinen vaihtoehto on RC -ottelupääte. RC -yhteensopivat liittimet voivat vähentää virrankulutusta, mutta niitä voidaan käyttää vain, kun signaalin toiminta on suhteellisen vakaa. Tämä menetelmä soveltuu parhaiten kellolinjan signaalin sovitusprosessointiin. Haittana on, että RC -sovituspäätteen kapasitanssi voi vaikuttaa signaalin muotoon ja etenemisnopeuteen.

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. Sarjan vastuksen sovitusliittimellä on myös se etu, että se pienentää piirilevyssä käytettyjen laitteiden määrää ja liitäntöjen tiheyttä.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Sen etuna on, että se ei vedä alas signaalia, ja se voi olla erittäin hyvä melun välttämiseksi. Yleensä käytetään TTL -tulosignaaleille (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.

Pystysuorassa asennuksessa vastuksessa on lyhyt kiinnitystappi, joka vähentää lämmönkestävyyttä vastuksen ja piirilevyn välillä ja tekee vastuslämmöstä helpommin ilmaan. Mutta pidempi pystysuora asennus lisää vastuksen induktanssia. 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. Muut sovellettavat tekniikat

IC -virtalähteen ohimenevän jännitteen ylityksen vähentämiseksi IC -siruun on lisättävä irrotettava kondensaattori. Tämä poistaa tehokkaasti purseiden vaikutuksen virtalähteeseen ja vähentää painetun levyn virtasilmukan säteilyä.

Porauksen tasoitusvaikutus on paras, kun irrotuskondensaattori on kytketty suoraan integroidun piirin virtalähteeseen virtalähteen kerroksen sijasta. Siksi joidenkin laitteiden pistorasioissa on irrotuskondensaattoreita, kun taas toiset edellyttävät, että irrotuskondensaattorin ja laitteen välisen etäisyyden on oltava riittävän pieni.

Kaikki suuret nopeudet ja suuren virrankulutuksen omaavat laitteet on sijoitettava mahdollisimman pitkälle yhteen virtalähteen jännitteen ohimenevän ylityksen vähentämiseksi.

Ilman tehokerrosta pitkät voimalinjat muodostavat silmukan signaalin ja silmukan väliin, jotka toimivat säteilylähteenä ja induktiivisena piirinä.

Kaapelointia, joka muodostaa silmukan, joka ei kulje saman verkkokaapelin tai muun kaapeloinnin läpi, kutsutaan avoimeksi. If the loop passes through the same network cable, other routes form a closed loop. Kummassakin tapauksessa antennitehoste (linja -antenni ja rengasantenni) voi esiintyä.