ट्रांसमिशन लाइन के प्रभाव से कैसे बचें उच्च गति पीसीबी डिज़ाइन

1. विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को दबाने के तरीके

सिग्नल अखंडता समस्या का एक अच्छा समाधान पीसीबी बोर्ड की विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) में सुधार करेगा। सबसे महत्वपूर्ण में से एक यह सुनिश्चित करना है कि पीसीबी बोर्ड की ग्राउंडिंग अच्छी हो। ग्राउंड लेयर के साथ सिग्नल लेयर जटिल डिजाइन के लिए एक बहुत ही प्रभावी तरीका है। इसके अलावा, सर्किट बोर्ड की सबसे बाहरी परत के सिग्नल घनत्व को कम करना भी विद्युत चुम्बकीय विकिरण को कम करने का एक अच्छा तरीका है। इस विधि को “सतह क्षेत्र” तकनीक “बिल्ड-अप” पीसीबी डिज़ाइन का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। सतह क्षेत्र परत एक सामान्य प्रक्रिया पीसीबी पर इन परतों में प्रवेश करने के लिए उपयोग की जाने वाली पतली इन्सुलेशन परतों और माइक्रोप्रोर्स के संयोजन को जोड़कर हासिल की जाती है। प्रतिरोध और समाई को सतह के नीचे दफन किया जा सकता है, और प्रति इकाई क्षेत्र में रैखिक घनत्व लगभग दोगुना हो जाता है, इस प्रकार पीसीबी की मात्रा कम हो जाती है। पीसीबी क्षेत्र की कमी का रूटिंग की टोपोलॉजी पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है, जिसका अर्थ है कि वर्तमान लूप कम हो गया है, शाखा रूटिंग की लंबाई कम हो गई है, और विद्युत चुम्बकीय विकिरण वर्तमान लूप के क्षेत्र के लगभग आनुपातिक है; 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. प्रमुख नेटवर्क केबल्स की केबल लंबाई को सख्ती से नियंत्रित करें

If the design has a high speed jump edge, the transmission line effect on the PCB must be considered. आज आमतौर पर उपयोग की जाने वाली उच्च घड़ी दर तेज एकीकृत सर्किट चिप्स और भी अधिक समस्याग्रस्त हैं। इस समस्या को हल करने के लिए कुछ बुनियादी सिद्धांत हैं: यदि डिजाइन के लिए सीएमओएस या टीटीएल सर्किट का उपयोग किया जाता है, तो ऑपरेटिंग आवृत्ति 10 मेगाहर्ट्ज से कम है, और तारों की लंबाई 7 इंच से अधिक नहीं होनी चाहिए। If the operating frequency is 50MHz, the cable length should not be greater than 1.5 inches. यदि ऑपरेटिंग आवृत्ति 1 मेगाहर्ट्ज तक पहुंच जाती है या उससे अधिक हो जाती है तो तारों की लंबाई 75 इंच होनी चाहिए। GaAs चिप्स के लिए अधिकतम वायरिंग लंबाई 0.3 इंच होनी चाहिए। यदि यह पार हो जाता है, तो ट्रांसमिशन लाइन की समस्या है।

3. केबल बिछाने की टोपोलॉजी की उचित योजना बनाएं

ट्रांसमिशन लाइन प्रभाव को हल करने का दूसरा तरीका सही रूटिंग पथ और टर्मिनल टोपोलॉजी चुनना है। केबलिंग टोपोलॉजी एक नेटवर्क केबल के केबलिंग अनुक्रम और संरचना को संदर्भित करता है। जब हाई-स्पीड लॉजिक डिवाइस का उपयोग किया जाता है, तो तेजी से बदलते किनारों वाला सिग्नल सिग्नल ट्रंक की शाखाओं से विकृत हो जाएगा, जब तक कि शाखा की लंबाई बहुत कम न रखी जाए। सामान्य तौर पर, पीसीबी रूटिंग दो बुनियादी टोपोलॉजी को अपनाती है, अर्थात् डेज़ी चेन रूटिंग और स्टार वितरण।

डेज़ी-चेन वायरिंग के लिए, वायरिंग ड्राइवर के छोर से शुरू होती है और बारी-बारी से प्रत्येक प्राप्त करने वाले छोर तक पहुँचती है। यदि सिग्नल विशेषताओं को बदलने के लिए एक श्रृंखला प्रतिरोधी का उपयोग किया जाता है, तो श्रृंखला प्रतिरोधी की स्थिति ड्राइविंग अंत के करीब होनी चाहिए। डेज़ी चेन केबल बिछाने के उच्च हार्मोनिक हस्तक्षेप को नियंत्रित करने में सबसे अच्छा है। हालांकि, इस तरह की वायरिंग में सबसे कम संचरण दर होती है और इसे 100% पास करना आसान नहीं होता है। वास्तविक डिजाइन में, हम डेज़ी चेन वायरिंग में शाखा की लंबाई को यथासंभव कम करना चाहते हैं, और सुरक्षित लंबाई मान होना चाहिए: स्टब विलंब < = ट्रट * ०.१.

उदाहरण के लिए, हाई-स्पीड टीटीएल सर्किट में शाखा का अंत 1.5 इंच से कम लंबा होना चाहिए। यह टोपोलॉजी कम वायरिंग स्पेस लेती है और इसे सिंगल रेसिस्टर मैचिंग द्वारा समाप्त किया जा सकता है। हालाँकि, यह वायरिंग संरचना अलग-अलग सिग्नल रिसीवर पर प्राप्त सिग्नल को सिंक्रोनस नहीं बनाती है।

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. स्टार केबलिंग को पूरा करने के लिए स्वचालित केबलर का उपयोग करना सबसे अच्छा तरीका है। प्रत्येक शाखा पर एक टर्मिनल रोकनेवाला आवश्यक है। The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. यह विशेषता प्रतिबाधा मूल्यों और टर्मिनल मिलान प्रतिरोध मूल्यों की गणना करने के लिए मैन्युअल रूप से या सीएडी उपकरणों के माध्यम से किया जा सकता है।

जबकि ऊपर के दो उदाहरणों में साधारण टर्मिनल प्रतिरोधों का उपयोग किया जाता है, व्यवहार में एक अधिक जटिल मिलान टर्मिनल वैकल्पिक है। पहला विकल्प आरसी मैच टर्मिनल है। आरसी मिलान टर्मिनल बिजली की खपत को कम कर सकते हैं, लेकिन इसका उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब सिग्नल ऑपरेशन अपेक्षाकृत स्थिर हो। यह विधि क्लॉक लाइन सिग्नल मिलान प्रसंस्करण के लिए सबसे उपयुक्त है। नुकसान यह है कि आरसी मिलान टर्मिनल में समाई सिग्नल के आकार और प्रसार गति को प्रभावित कर सकती है।

The series resistor matching terminal incurs no additional power consumption, but slows down signal transmission. इस दृष्टिकोण का उपयोग बस-संचालित सर्किट में किया जाता है जहां समय की देरी महत्वपूर्ण नहीं होती है। श्रृंखला प्रतिरोधी मिलान टर्मिनल में बोर्ड पर उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की संख्या और कनेक्शन की घनत्व को कम करने का भी लाभ होता है।

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. इसका लाभ यह है कि यह सिग्नल को नीचे नहीं खींचेगा, और शोर से बचने के लिए बहुत अच्छा हो सकता है। आमतौर पर टीटीएल इनपुट सिग्नल (एसीटी, एचसीटी, फास्ट) के लिए उपयोग किया जाता है।

इसके अलावा, टर्मिनल मिलान रोकनेवाला के पैकेज प्रकार और स्थापना प्रकार पर विचार किया जाना चाहिए। 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.

ऊर्ध्वाधर बढ़ते मोड में, प्रतिरोध में एक छोटा माउंटिंग पिन होता है, जो प्रतिरोध और सर्किट बोर्ड के बीच थर्मल प्रतिरोध को कम करता है और प्रतिरोध गर्मी को हवा में अधिक आसानी से उत्सर्जित करता है। लेकिन एक लंबी ऊर्ध्वाधर स्थापना से रोकनेवाला का अधिष्ठापन बढ़ जाएगा। कम इंस्टालेशन के कारण हॉरिजॉन्टल इंस्टॉलेशन में इंडक्शन कम होता है। 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. अन्य लागू प्रौद्योगिकियां

आईसी बिजली की आपूर्ति पर क्षणिक वोल्टेज ओवरशूट को कम करने के लिए, डिकूपिंग कैपेसिटर को आईसी चिप में जोड़ा जाना चाहिए। यह बिजली की आपूर्ति पर गड़गड़ाहट के प्रभाव को प्रभावी ढंग से हटा देता है और मुद्रित बोर्ड पर पावर लूप से विकिरण को कम करता है।

बूर चौरसाई प्रभाव सबसे अच्छा होता है जब डिकूपिंग कैपेसिटर बिजली आपूर्ति परत के बजाय सीधे एकीकृत सर्किट के बिजली आपूर्ति पैर से जुड़ा होता है। यही कारण है कि कुछ उपकरणों में उनके सॉकेट में डिकूपिंग कैपेसिटर होते हैं, जबकि अन्य को डिकूपिंग कैपेसिटर और डिवाइस के बीच की दूरी को काफी छोटा करने की आवश्यकता होती है।

बिजली आपूर्ति वोल्टेज के क्षणिक ओवरशूट को कम करने के लिए जहां तक ​​​​संभव हो, किसी भी उच्च गति और उच्च बिजली खपत वाले उपकरणों को एक साथ रखा जाना चाहिए।

एक शक्ति परत के बिना, लंबी बिजली लाइनें सिग्नल और लूप के बीच एक लूप बनाती हैं, जो विकिरण के स्रोत और एक प्रेरक सर्किट के रूप में कार्य करती हैं।

एक लूप बनाने वाली केबलिंग जो एक ही नेटवर्क केबल या अन्य केबलिंग से नहीं गुजरती है उसे ओपन लूप कहा जाता है। यदि लूप उसी नेटवर्क केबल से होकर गुजरता है, तो अन्य मार्ग एक बंद लूप बनाते हैं। दोनों ही मामलों में, एंटीना प्रभाव (लाइन एंटीना और रिंग एंटीना) हो सकता है।