כיצד להימנע מאפקט קו שידור ב PCB במהירות גבוהה עיצוב

1. שיטות לדיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות

פתרון טוב לבעיית תקינות האות ישפר את התאימות האלקטרומגנטית (EMC) של לוח ה- PCB. אחד החשובים ביותר הוא לוודא שללוח ה- PCB יש הארקה טובה. שכבת אות עם שכבת קרקע היא שיטה יעילה מאוד לעיצוב מורכב. בנוסף, צמצום צפיפות האות של השכבה החיצונית ביותר של הלוח הוא גם דרך טובה להפחית קרינה אלקטרומגנטית. ניתן להשיג שיטה זו על ידי שימוש בטכנולוגיית “השטח” של טכנולוגיית ה”שטח השטח “. שכבת שטח הפנים מושגת על ידי הוספת שילוב של שכבות בידוד דקות ומיקרופורים המשמשים לחדירת שכבות אלה על גבי PCB תהליך כללי. ניתן לקבור את ההתנגדות והקיבול מתחת לפני השטח, והצפיפות הלינארית ליחידת שטח כמעט כפולה, ובכך להפחית את נפח ה- PCB. לצמצום שטח ה- PCB יש השפעה עצומה על הטופולוגיה של הניתוב, כלומר הלולאה הנוכחית מצטמצמת, אורך ניתוב הענפים מצטמצם והקרינה האלקטרומגנטית פרופורציונלית בערך לשטח הלולאה הנוכחית; 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. קצב השעון הגבוה שבבי המעגלים המשולבים המהירים הנפוצים כיום הם בעייתיים עוד יותר. ישנם כמה עקרונות בסיסיים לפתרון בעיה זו: אם משתמשים במעגלי CMOS או TTL לעיצוב, תדירות ההפעלה היא פחות מ -10 מגה -הרץ, ואורך החיווט לא צריך להיות גדול מ -7 אינץ ‘. 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. אורך החיווט המרבי לשבבי GaAs צריך להיות 0.3 אינץ ‘. אם זה חורג, יש בעיה בקו ההולכה.

3. תכנן נכון את הטופולוגיה של הכבלים

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. הטופולוגיה של הכבלים מתייחסת לרצף הכבלים ולמבנה של כבל רשת. כאשר משתמשים במכשירי לוגיקה במהירות גבוהה, האות בעל הקצוות המשתנים במהירות יתעוות על ידי ענפי תא המטען, אלא אם כן אורך הענף יהיה קצר מאוד. באופן כללי, ניתוב PCB מאמץ שתי טופולוגיות בסיסיות, דהיינו ניתוב שרשרת דייזי והפצת כוכבים.

לחיווט שרשרת דייזי, החיווט מתחיל בקצה הנהג ומגיע לכל קצה מקבל בתורו. אם משתמשים בנגד סדרה לשינוי מאפייני האות, מיקום הנגד הסדרה צריך להיות קרוב לקצה הנהיגה. כבל שרשרת דייזי הוא הטוב ביותר בשליטה על הפרעות הרמוניות גבוהות של כבלים. עם זאת, חיווט מסוג זה הוא בעל קצב השידור הנמוך ביותר ואינו קל לעבור 100%. בעיצוב בפועל, אנו רוצים להפוך את אורך הסניף בחיווט שרשרת דייזי לקצר ככל האפשר, וערך האורך הבטוח צריך להיות: עיכוב דק < = Trt * 0.1.

לדוגמה, קצות הענפים במעגלי TTL במהירות גבוהה צריכים להיות באורך של פחות מ -1.5 אינץ ‘. טופולוגיה זו תופסת פחות שטח חיווט וניתנת לסיומה באמצעות התאמת נגדים אחת. עם זאת, מבנה חיווט זה גורם לכך שהאות המקבל במקלט אות שונה אינו סינכרוני.

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. שימוש בכבל אוטומטי הוא הדרך הטובה ביותר להשלים כבלי כוכבים. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. ניתן לעשות זאת באופן ידני או באמצעות כלי CAD לחישוב ערכי העכבה האופייניים וערכי ההתנגדות המתאימים למסוף.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. האפשרות הראשונה היא מסוף התאמת RC. מסופי תואם RC יכולים להפחית את צריכת החשמל, אך ניתן להשתמש בהם רק כאשר פעולת האות יציבה יחסית. שיטה זו מתאימה ביותר לעיבוד התאמת אותות קו קו השעון. החיסרון הוא שהקיבול במסוף ההתאמה RC עשוי להשפיע על הצורה ומהירות ההתפשטות של האות.

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. למסוף התאמת הנגדים בסדרה יש גם את היתרון בהפחתת מספר המכשירים המשמשים על הלוח וצפיפות החיבורים.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. היתרון שלו הוא שזה לא יוריד את האות, ויכול להיות טוב מאוד כדי להימנע מרעש. משמש בדרך כלל לאותות קלט TTL (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.

במצב הרכבה אנכי, להתנגדות סיכת הרכבה קצרה, המפחיתה את ההתנגדות התרמית בין ההתנגדות ללוח המעגלים וגורמת לחום ההתנגדות להיפלט באוויר בקלות רבה יותר. אבל התקנה אנכית ארוכה יותר תגדיל את השראות הנגד. להתקנה אופקית יש השראות נמוכה יותר עקב התקנה נמוכה יותר. 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. טכנולוגיות רלוונטיות אחרות

על מנת להפחית את העברת המתח החולף על אספקת החשמל IC, יש להוסיף קבלים ניתוק לשבב IC. זה מסיר למעשה את ההשפעה של קוצים על ספק הכוח ומפחית את הקרינה מלולאת החשמל על הלוח המודפס.

אפקט החלקת הבור הוא הטוב ביותר כאשר קבל הניתוק מחובר ישירות לרגל אספקת החשמל של המעגל המשולב ולא לשכבת אספקת החשמל. זו הסיבה שבחלק מהתקנים יש קבלים ניתוק בשקעים שלהם, בעוד שאחרים דורשים שהמרחק בין קבל הניתוק למכשיר יהיה קטן מספיק.

כל התקני מהירות גבוהה וצריכת חשמל גבוהה צריכים להיות ממוקמים יחד ככל האפשר כדי להפחית את מעבר החולף של מתח אספקת החשמל.

ללא שכבת כוח, קווי חשמל ארוכים יוצרים לולאה בין האות ללולאה, המשמשים מקור לקרינה ומעגל אינדוקטיבי.

כבלים היוצרים לולאה שאינה עוברת דרך אותו כבל רשת או כבלים אחרים נקראת לולאה פתוחה. אם הלולאה עוברת דרך אותו כבל רשת, מסלולים אחרים יוצרים לולאה סגורה. בשני המקרים, אפקט האנטנה (אנטנת קו ואנטנת טבעת) יכול להתרחש.