Kako izbjeći učinak dalekovoda u PCB velike brzine dizajn

1. Metode za suzbijanje elektromagnetskih smetnji

Dobro rješenje za problem integriteta signala poboljšat će elektromagnetsku kompatibilnost (EMC) PCB ploče. Jedan od najvažnijih je osigurati da PCB ploča ima dobro uzemljenje. Signalni sloj sa slojem zemlje vrlo je učinkovita metoda za složeno projektiranje. Osim toga, smanjenje gustoće signala najudaljenijeg sloja ploče je također dobar način za smanjenje elektromagnetskog zračenja. Ova se metoda može postići uporabom dizajna PCB-a s tehnologijom „površine“. Površinski sloj postiže se dodavanjem kombinacije tankih izolacijskih slojeva i mikropora koji se koriste za prodiranje u te slojeve na općenito procesnoj PCB-u. Otpor i kapacitet mogu se zakopati ispod površine, a linearna gustoća po jedinici površine gotovo se udvostručuje, čime se smanjuje volumen PCB -a. Smanjenje područja PCB -a ima ogroman utjecaj na topologiju usmjeravanja, što znači da se smanjuje strujna petlja, smanjuje duljina usmjeravanja grana, a elektromagnetsko zračenje je približno proporcionalno površini strujne petlje; 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. Brzi čipovi s integriranim krugovima velike brzine takta koji se danas često koriste još su problematičniji. Postoje neki osnovni principi za rješavanje ovog problema: ako se za projektiranje koriste CMOS ili TTL sklopovi, radna frekvencija je manja od 10 MHz, a duljina ožičenja ne smije biti veća od 7 inča. 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. Maksimalna duljina ožičenja za GaAs čipove trebala bi biti 0.3 inča. Ako je ovo prekoračeno, postoji problem s dalekovodom.

3. Pravilno planirajte topologiju kabliranja

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Topologija kabliranja odnosi se na niz kabela i strukturu mrežnog kabela. Kada se koriste logički uređaji velike brzine, signal s rubovima koji se brzo mijenjaju bit će iskrivljen granama signalnog kanala, osim ako je duljina grane vrlo kratka. Općenito, PCB usmjeravanje prihvaća dvije osnovne topologije, naime Daisy Chain usmjeravanje i Star distribuciju.

Za ožičenje s tratinčicom, ožičenje započinje na kraju vozača i redom dolazi do svakog prijemnog kraja. Ako se serijski otpornik koristi za promjenu karakteristika signala, položaj serijskog otpornika trebao bi biti blizu kraja vožnje. Kabelski kabel s tratinčicom najbolji je u kontroli visokih harmoničkih smetnji kabela. Međutim, ova vrsta ožičenja ima najmanju brzinu prijenosa i nije ju lako proći 100%. U stvarnom dizajnu želimo učiniti duljinu grane u ožičenju Daisy lanca što kraćom, a vrijednost sigurne duljine trebala bi biti: Stub Delay < = Trt * 0.1.

Na primjer, krajevi grana u TTL krugovima velike brzine trebaju biti duži od 1.5 inča. Ova topologija zauzima manje prostora za ožičenje i može se završiti jednim odgovarajućim otpornikom. Međutim, ova struktura ožičenja čini da prijem signala na drugom prijemniku signala nije sinkroniziran.

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. Korištenje automatskog kabela najbolji je način dovršetka kabela sa zvjezdicom. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. To se može učiniti ručno ili putem CAD alata za izračunavanje karakterističnih vrijednosti impedancije i priključaka odgovarajućih vrijednosti otpora.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Prva opcija je terminal za RC utakmicu. RC odgovarajući terminali mogu smanjiti potrošnju energije, ali se mogu koristiti samo ako je rad signala relativno stabilan. Ova metoda je najprikladnija za obradu podudaranja signala linije sata. Nedostatak je u tome što kapacitet u RC odgovarajućem terminalu može utjecati na oblik i brzinu širenja signala.

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. Serijski otpornički priključak otpornika također ima prednost smanjenja broja uređaja koji se koriste na ploči i gustoće veza.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Njegova je prednost to što neće povući signal, a može biti vrlo dobro kako bi se izbjegao šum. Obično se koristi za ulazne TTL signale (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.

U vertikalnom načinu montaže, otpor ima kratki pričvrsni zatik, koji smanjuje toplinski otpor između otpora i ploče i čini otpornu toplinu lakše emitiranom u zrak. No dulja okomita instalacija povećat će induktivitet otpornika. 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. Druge primjenjive tehnologije

Kako bi se smanjilo prekoračenje prijelaznog napona na IC napajanju, IC čipu treba dodati kondenzator za odvajanje. Time se učinkovito uklanja utjecaj neravnina na napajanje i smanjuje zračenje iz petlje za napajanje na tiskanoj ploči.

Učinak zaglađivanja burra najbolji je ako je kondenzator za odvajanje spojen izravno na nožicu za napajanje integriranog kruga, a ne na sloj napajanja. Zbog toga neki uređaji imaju kondenzatore za odvajanje u svojim utičnicama, dok drugi zahtijevaju da udaljenost između kondenzatora za razdvajanje i uređaja bude dovoljno mala.

Svi uređaji velike brzine i velike potrošnje energije trebali bi biti postavljeni zajedno što je više moguće kako bi se smanjilo prolazno prekoračenje napona napajanja.

Bez energetskog sloja, dugi vodovi tvore petlju između signala i petlje, služeći kao izvor zračenja i induktivni krug.

Kablovi koji tvore petlju koja ne prolazi kroz isti mrežni kabel ili druge kabele naziva se otvorena petlja. Ako petlja prolazi kroz isti mrežni kabel, druge rute tvore zatvorenu petlju. U oba slučaja može doći do učinka antene (linijska antena i prstenasta antena).