PCB 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방식 설계

선폭이 넓을수록 간섭 방지 능력이 강해지고 신호 품질이 좋아집니다(피부 효과의 영향). 그러나 동시에 50Ω 특성 임피던스의 요구 사항이 보장되어야 합니다. 일반 FR4 보드, 표면 선폭 6MIL 임피던스는 50Ω입니다. 이것은 분명히 고속 아날로그 입력의 신호 품질 요구 사항을 충족시킬 수 없으므로 일반적으로 GND02를 비우고 ART03 레이어를 참조하도록 합니다. 이런 식으로 차동 신호는 12/10으로 계산될 수 있고 단일 라인은 18MIL로 계산될 수 있습니다. (선폭이 18MIL을 초과하면 확장이 의미가 없음을 유의하십시오)

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방법 및 규칙

그림에서 녹색으로 강조 표시된 CLINE은 ART03 레이어의 단일 라인 및 차동 고속 ​​아날로그 입력을 나타냅니다. 그렇게 하는 동안 몇 가지 세부 사항을 처리해야 합니다.

(1) 위 그림과 같이 TOP 레이어의 시뮬레이션 부분을 패키징해야 합니다. 접지 구리에서 아날로그 입력 CLINE까지의 거리는 3W가 되어야 합니다. 즉, 구리 가장자리에서 CLINE까지의 AIRGAP은 선폭의 두 배입니다. 일부 전자기 이론 계산 및 시뮬레이션에 따르면 PCB의 신호 라인의 자기장과 전기장은 주로 3W 범위 내에서 분포합니다. (주변 신호의 노이즈 간섭은 1% 이하입니다.)

(2) The GND copper of the positive layer of the analog area also needs to be isolated from the surrounding digital area, that is, all layers are isolated.

(3) GND02의 움푹 들어간 부분은 보통 이 부분을 모두 텅텅 비게 하기 때문에 조작이 비교적 간단하고 문제가 없습니다. 그러나 세부 사항을 고려하거나 더 잘하기 위해 아날로그 입력 배선 부분을 비울 수 있습니다. 물론 TOP 레이어와 동일한 3W 영역입니다. 이것은 신호 품질과 보드의 평탄도를 보장할 수 있습니다. 처리 결과는 다음과 같습니다.

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방법 및 규칙

In this way, the return path of the high-speed analog input signal can be quickly reflowed on the GND02 layer. That is, the simulated ground return path becomes shorter.

(4) 고속 아날로그 신호 주위에 많은 수의 GND 비아를 불규칙하게 펀칭하여 아날로그 신호가 빠르게 역류하도록 합니다. 또한 소음을 흡수할 수 있습니다.

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 규칙

Rule 1: High-speed PCB signal routing shielding rules In high-speed PCB design, the routing of key high-speed signal lines such as clocks needs to be shielded. If there is no shield or only part of it, it will cause EMI leakage. It is recommended that the shielded wire be grounded with a hole per 1000 mil.

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규칙 2: 고속 신호 라우팅 폐쇄 루프 규칙

PCB 보드의 밀도 증가로 인해 많은 PCB LAYOUT 엔지니어는 라우팅 프로세스, 즉 클록 신호와 같은 고속 신호 네트워크에서 실수를 하기 쉽습니다. 이는 다층 PCB를 라우팅할 때 폐쇄 루프 결과를 생성합니다. 이러한 폐쇄 루프의 결과로 루프 안테나가 생성되어 EMI의 방사 강도가 증가합니다.

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방법 및 규칙

Rule 3: High-speed signal routing open loop rules

규칙 2는 고속 신호의 폐쇄 루프가 EMI 방사를 유발하지만 개방 루프도 EMI 방사를 유발한다고 언급합니다.

클록 신호와 같은 고속 신호 네트워크는 다층 PCB가 라우팅될 때 개방 루프 결과가 발생하면 선형 안테나가 생성되어 EMI 방사 강도가 증가합니다.

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방법 및 규칙

규칙 4: 고속 신호의 특성 임피던스 연속성 규칙

For high-speed signals, the characteristic impedance must be continuity when switching between layers, otherwise it will increase EMI radiation. In other words, the width of the wiring of the same layer must be continuous, and the impedance of the wiring of different layers must be continuous.

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방법 및 규칙

Rule 5: Wiring direction rules for high-speed PCB design

The wiring between two adjacent layers must follow the principle of vertical wiring, otherwise it will cause crosstalk between the lines and increase EMI radiation.

요컨대, 인접하는 배선층은 수평 및 수직 배선 방향을 따르고, 수직 배선은 라인 사이의 크로스토크를 억제할 수 있다.

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방법 및 규칙

Rule 6: Topological structure rules in high-speed PCB design

고속 PCB 설계에서 회로 기판의 특성 임피던스 제어와 다중 부하 조건에서의 토폴로지 구조 설계는 제품의 성패를 직접적으로 결정합니다.

그림은 데이지 체인 토폴로지를 보여주며 이는 일반적으로 몇 Mhz에서 사용될 때 유용합니다. 고속 PCB 설계에서 백엔드에 별 모양의 대칭 구조를 사용하는 것이 좋습니다.

PCB 설계 고속 아날로그 입력 신호 라우팅 방법 및 규칙

규칙 7: 트레이스 길이의 공명 규칙

신호선의 길이와 신호의 주파수가 공진을 구성하는지 확인하십시오. 즉, 배선의 길이가 신호 파장의 1/4의 정수배인 경우 배선이 공진하고 공진이 전자파를 방출하는지 확인하십시오. 간섭을 일으킬 수 있습니다.