Co aumento da velocidade de conmutación de saída do circuíto integrado e Placa PCB densidade, a integridade do sinal converteuse nun dos problemas que deben preocuparse no deseño de PCB dixital de alta velocidade. Os parámetros dos compoñentes e a placa PCB, a disposición dos compoñentes na placa PCB, o cableado da liña de sinal de alta velocidade e outros factores, Pode causar problemas coa integridade do sinal.

Para os esquemas de PCB, a integridade do sinal require unha disposición da placa que non afecte a sincronización nin a tensión do sinal, mentres que para o cableado do circuíto, a integridade do sinal require elementos de terminación, estratexias de deseño e información de cableado. A alta velocidade do sinal nun PCB, a colocación incorrecta dos compoñentes finais ou o cableado incorrecto dos sinais de alta velocidade poden causar problemas de integridade do sinal, o que pode provocar que o sistema emita datos incorrectos, que o circuíto funcione incorrectamente ou que non funcione en absoluto. Como ter en conta a integridade do sinal e tomar medidas de control eficaces no deseño de PCB converteuse nun tema candente na industria do deseño de PCB.

Integridade do sinal Problema Unha boa integridade do sinal significa que o sinal pode responder cos valores de tempo e nivel de voltaxe correctos cando sexa necesario. Pola contra, cando o sinal non responde correctamente, hai un problema de integridade do sinal. Os problemas de integridade do sinal poden provocar ou levar directamente a distorsión do sinal, erros de temporización, datos incorrectos, direccións e liñas de control, e un mal funcionamento do sistema ou mesmo fallo do sistema. No proceso de deseño de PCB, a xente acumulou moitas regras de deseño de PCB. No deseño de PCB, a integridade do sinal de PCB pódese conseguir mellor facendo unha referencia coidadosa a estas regras de deseño.

Ao deseñar PCB, primeiro debemos comprender a información de deseño de toda a placa de circuíto, que inclúe principalmente:

1. O número de dispositivos, o tamaño do dispositivo, o paquete do dispositivo, a taxa de chip, se o PCB está dividido en área de baixa velocidade, velocidade media e alta velocidade, que é a área de entrada e saída da interface;

2. Os requisitos xerais de deseño, localización de deseño do dispositivo, se hai un dispositivo de alta potencia, requisitos especiais de disipación de calor do dispositivo de chip;

3. Tipo de liña de sinal, velocidade e dirección de transmisión, requisitos de control de impedancia da liña de sinal, dirección da velocidade do bus e situación de condución, sinais clave e medidas de protección;

4. Tipo de fonte de alimentación, tipo de terra, requisitos de tolerancia ao ruído para fonte de alimentación e terra, configuración e segmentación da fonte de alimentación e plano de terra;

5. Tipos e taxas de liñas de reloxo, orixe e dirección das liñas de reloxo, requisitos de atraso de reloxo, requisitos de liña máis longa.

Deseño en capas de PCB

Despois de comprender a información básica da placa de circuíto, é necesario sopesar os requisitos de deseño do custo da placa de circuíto e da integridade do sinal e escoller un número razoable de capas de cableado. Na actualidade, a placa de circuíto desenvolveuse gradualmente desde unha única capa, dobre capa e catro capas ata unha placa de circuíto de varias capas. O deseño de PCB multicapa pode mellorar a superficie de referencia do enrutamento do sinal e proporcionar un camiño de refluxo para o sinal, que é a principal medida para lograr unha boa integridade do sinal. Ao deseñar capas de PCB, siga as seguintes regras:

1. O plano de referencia será preferentemente o plano de terra. Tanto a fonte de alimentación como o plano de terra poden usarse como plano de referencia, e ambos teñen unha función de blindaxe. Non obstante, o efecto de blindaxe do plano de fonte de enerxía é moito menor que o do plano de terra debido á súa maior impedancia característica e a maior diferenza de potencial entre o plano de fonte de enerxía e o nivel de terra de referencia.

2. O circuíto dixital e o circuíto analóxico están en capas. Cando os custos de deseño o permitan, é mellor organizar os circuítos analóxicos e dixitais en capas separadas. Se debe querer organizar na mesma capa de cableado, pode usar gabia, engadir liña de terra, o método como a liña divisoria para remediar. A potencia e a terra analóxica e dixital deben estar separadas, nunca mesturadas.

3. O enrutamento do sinal clave das capas adxacentes non cruza a área de segmentación. Os sinais formarán un gran bucle de sinal en toda a rexión e xerarán unha forte radiación. Se o cable de sinal debe cruzar a zona cando se divide o cable de terra, pódese conectar un só punto entre o chan para formar unha ponte de conexión entre os dous puntos de terra e, a continuación, o cable pódese enrutar a través da ponte de conexión.

4. Debe haber un plano de terra relativamente completo debaixo da superficie do compoñente. A integridade do plano de terra debe manterse na medida do posible para a placa multicapa. Normalmente non se permiten liñas de sinal circular no plano de terra.

5, alta frecuencia, alta velocidade, reloxo e outras liñas de sinal clave deben ter un plano de terra adxacente. Deste xeito, a distancia entre a liña de sinal e a liña de terra é só a distancia entre as capas de PCB, polo que a corrente real sempre flúe na liña de terra directamente debaixo da liña de sinal, formando a área de bucle de sinal máis pequena e reducindo a radiación.

Como deseñar o sinal de integridade PCB

Deseño de esquema de PCB

A clave do deseño de integridade do sinal da tarxeta impresa é a disposición e o cableado, que está directamente relacionado co rendemento do PCB. Antes do deseño, débese determinar o tamaño da PCB para cumprir coa función ao menor custo posible. Se o PCB é demasiado grande e distribuído, a liña de transmisión pode ser moi longa, o que provoca un aumento da impedancia, unha redución da resistencia ao ruído e un aumento do custo. Se os compoñentes se colocan xuntos, a disipación de calor é deficiente e pode producirse unha diafonía de acoplamento no cableado adxacente. Polo tanto, o deseño debe basearse nas unidades funcionais do circuíto, considerando a compatibilidade electromagnética, a disipación de calor e os factores de interface.

Ao colocar un PCB con sinais analóxicos e dixitais mesturados, non mesture sinais analóxicos e dixitais. Se os sinais analóxicos e dixitais deben mesturarse, asegúrese de aliñar verticalmente para reducir o efecto do acoplamento cruzado. O circuíto dixital, o circuíto analóxico e o xerador de ruído na placa de circuíto deben separarse e primeiro debe encamiñarse o circuíto sensible e eliminar a ruta de acoplamento entre os circuítos. En particular, teña en conta o reloxo, as liñas de reinicio e interrupción, non paralelas estas liñas coas liñas de conmutación de alta corrente, se non, facilmente danadas por sinais de acoplamento electromagnético, causando un reinicio ou interrupción inesperada. O deseño xeral debe seguir os seguintes principios:

1. A disposición da partición funcional, o circuíto analóxico e o circuíto dixital no PCB deben ter unha disposición espacial diferente.

2. Segundo o proceso de sinal de circuíto para organizar as unidades de circuíto funcionais, para que o sinal flúe para manter a mesma dirección.

3. Tome os compoñentes básicos de cada unidade de circuíto funcional como centro, e outros compoñentes están dispostos ao seu redor.

4. Acurta a conexión entre compoñentes de alta frecuencia o máximo posible e intenta reducir os seus parámetros de distribución.

5. Os compoñentes facilmente perturbados non deben estar moi preto uns dos outros, os compoñentes de entrada e saída deben estar lonxe.

Como deseñar o sinal de integridade PCB

Deseño de cableado de PCB

Todas as liñas de sinal deben clasificarse antes do cableado da PCB. Primeiro de todo, a liña de reloxo, a liña de sinal sensible e, a continuación, a liña de sinal de alta velocidade, para garantir que este tipo de sinal a través do burato é suficiente, os parámetros de distribución de boas características e, a continuación, a liña de sinal xeral sen importancia.

As liñas de sinal incompatibles deben estar afastadas unhas das outras e non teñen cableado paralelo, como dixital e analóxico, alta velocidade e baixa velocidade, alta corrente e pequena corrente, alta tensión e baixa tensión. Os cables de sinal de diferentes capas deben dirixirse verticalmente entre si para reducir a diafonía. A disposición das liñas de sinal organízase mellor segundo a dirección de fluxo do sinal. A liña de sinal de saída dun circuíto non debe retroceder ata a área da liña de sinal de entrada. As liñas de sinal de alta velocidade deben manterse o máis curtas posible para evitar interferir con outras liñas de sinal. No panel dobre, se é necesario, pódese engadir o fío de terra de illamento a ambos os dous lados da liña de sinal de alta velocidade. Todas as liñas de reloxo de alta velocidade da placa multicapa deben estar protexidas segundo a lonxitude das liñas de reloxo.

Os principios xerais para o cableado son:

1. Na medida do posible, escoller un deseño de fiación de baixa densidade e fiación de sinal, na medida do posible, grosor consistente, propicio para a correspondencia de impedancia. Para o circuíto de radiofrecuencia, o deseño non razoable da dirección da liña de sinal, o ancho e o espazo entre liñas poden causar interferencia cruzada entre as liñas de transmisión de sinal.

2. Na medida do posible para evitar fíos de entrada e saída adxacentes e cableado paralelo de longa distancia. Para reducir a diafonía das liñas de sinal paralelas, pódese aumentar o espazo entre as liñas de sinal ou inserir cintas de illamento entre as liñas de sinal.

3. O ancho da liña no PCB será uniforme e non se producirá ningunha mutación no ancho da liña. A curva do cableado do PCB non debe usar esquina de 90 graos, debe usar arco ou ángulo de 135 graos, na medida do posible para manter a continuidade da impedancia da liña.

4. Minimizar a área do bucle actual. A intensidade de radiación externa do circuíto que transporta corrente é proporcional á corrente que pasa, á área do bucle e ao cadrado da frecuencia do sinal. Reducir a área de bucle actual pode reducir a interferencia ELECTROMAGNÉTICA da PCB.

5. Na medida do posible para reducir a lonxitude do fío, aumentar o ancho do fío, é propicio para reducir a impedancia do fío.

6. Para os sinais de control de conmutación, o número de cableado de SIGNAL PCB que cambia o estado ao mesmo tempo debería reducirse na medida do posible.