1 суроолор

Дизайн татаалдыгынын жана электрондук системалардын интеграциясынын масштабдуу өсүшү менен, сааттын ылдамдыгы жана аппараттын көтөрүлүү убактысы барган сайын тез жана тез болуп баратат жана жогорку ылдамдыктагы PCB дизайн долбоорлоо процессинин маанилүү бөлүгү болуп калды. Жогорку ылдамдыктагы схеманын дизайнында, схеманын линиясындагы индуктивдүүлүк жана сыйымдуулук зымды өткөргүч линиясына барабар кылат. Аяктоо компоненттеринин туура эмес жайгашуусу же жогорку ылдамдыктагы сигналдардын туура эмес зымдары өткөргүч линиясынын эффекти көйгөйлөрүнө алып келиши мүмкүн, натыйжада системадан туура эмес маалымат чыгышы, схеманын анормалдуу иштеши же таптакыр иштебей калышы мүмкүн. Электр өткөргүч линиясынын моделинин негизинде, кыскача айтканда, электр өткөргүч линиясы схеманын дизайнына сигналды чагылдыруу, кайчылашуу, электромагниттик кийлигишүү, электр менен камсыздоо жана жер ызы-чуусу сыяктуу терс таасирлерди алып келет.

Ишенимдүү иштей ала турган жогорку ылдамдыктагы PCB схемасын иштеп чыгуу үчүн долбоорлоо жана маршруттоо учурунда пайда болушу мүмкүн болгон кээ бир ишенимсиз көйгөйлөрдү чечүү, продукцияны иштеп чыгуу циклин кыскартуу жана рыноктун атаандаштыкка жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн толук жана кылдаттык менен каралышы керек.

Жогорку ылдамдыктагы PCB дизайны үчүн PROTEL дизайн куралдарын кантип колдонсо болот

2 Жогорку жыштык системасынын макети дизайн

Схемадагы PCB дизайнында схема маанилүү шилтеме болуп саналат. Макеттин натыйжасы зымдардын эффектине жана системанын ишенимдүүлүгүнө түздөн-түз таасирин тийгизет, бул бүтүндөй басма схемасынын дизайнында эң көп убакытты талап кылат жана кыйын. Жогорку жыштыктагы ПХБнын татаал чөйрөсү жогорку жыштыктагы системанын макет дизайнын үйрөнгөн теориялык билимди колдонууну кыйындатат. Бул долбоорлоо процессинде айланма жолдорду болтурбоо үчүн, аны чыгарган адамдан жогорку ылдамдыктагы PCB өндүрүшүндө бай тажрыйбага ээ болушу керек. Райондук иштердин ишенимдүүлүгүн жана натыйжалуулугун жогорулатуу. Макетти түзүү процессинде механикалык түзүлүшкө, жылуулуктун таралышына, электромагниттик тоскоолдуктарга, келечектеги электр өткөргүчтөрдүн ыңгайлуулугуна жана эстетикасына комплекстүү көңүл буруу керек.

Биринчиден, жайгаштыруудан мурун, бүт схема функцияларга бөлүнөт. Жогорку жыштыктагы схема төмөнкү жыштыктагы схемадан бөлүнөт, аналогдук схема менен цифралык схема бөлүнөт. Ар бир функционалдык схема чиптин борборуна мүмкүн болушунча жакын жайгаштырылат. Өтө узун зымдардан келип чыккан өткөргүчтүн кечигүүсүнө жол бербеңиз жана конденсаторлордун ажыратуу эффектин жакшыртыңыз. Мындан тышкары, алардын өз ара таасирин азайтуу үчүн төөнөгүчтөрдүн жана схеманын компоненттеринин жана башка түтүктөрдүн ортосундагы салыштырмалуу позицияларга жана багыттарга көңүл буруңуз. Бардык жогорку жыштыктагы компоненттер паразиттик кошулууну азайтуу үчүн шассиден жана башка металл плиталардан алыс болушу керек.

Экинчиден, макет учурунда компоненттердин ортосундагы жылуулук жана электромагниттик эффекттерге көңүл буруу керек. Бул таасирлер өзгөчө жогорку жыштыктагы системалар үчүн олуттуу болуп саналат жана аларды алыс кармоо же изоляциялоо, жылуулук жана калканч кылуу чаралары көрүлүшү керек. Жогорку кубаттуулуктагы түзөтүүчү түтүк жана жөнгө салуучу түтүк радиатор менен жабдылышы жана трансформатордон алыс болушу керек. Электролиттик конденсаторлор сыяктуу ысыкка чыдамдуу компоненттерди жылытуу компоненттеринен алыс кармоо керек, антпесе электролит кургап, каршылыктын жогорулашына жана начар иштешине алып келет, бул чынжырдын туруктуулугуна таасирин тийгизет. Коргоочу түзүлүштү уюштуруу жана ар кандай мите муфталардын киришине жол бербөө үчүн макетте жетиштүү орун калтырылышы керек. Басма схемадагы катушкалар ортосундагы электромагниттик кошулууну болтурбоо үчүн, кошкуч коэффициентин азайтуу үчүн эки катушканы туура бурчта жайгаштыруу керек. вертикалдуу плиталарды изоляциялоо ыкмасы да колдонулушу мүмкүн. Схемага шире турган компоненттин коргошун түздөн-түз колдонуу эң жакшы. Коргошун канчалык кыска болсо, ошончолук жакшы. Туташтыргычтарды жана ширетүү тилкелерин колдонбоңуз, анткени чектеш ширетүүчү тилкелердин ортосунда бөлүштүрүлгөн сыйымдуулук жана бөлүштүрүлгөн индуктивдүүлүк бар. Кристалл осциллятору, RIN, аналогдук чыңалуу жана эталондук чыңалуу сигнал издеринин айланасына ызы-чуусу жогору компоненттерди коюудан алыс болуңуз.

Акыр-аягы, мүнөздүү сапатты жана ишенимдүүлүктү камсыз кылуу менен бирге, жалпы сулуулук эске алуу менен, акылга сыярлык схемаларды пландаштыруу жүзөгө ашырылышы керек. Компоненттер тактайдын бетине параллель же перпендикуляр, ал эми тактайдын негизги четине параллель же перпендикуляр болушу керек. Башкарманын бетинде компоненттердин бөлүштүрүлүшү мүмкүн болушунча бирдей болушу керек жана тыгыздыгы ырааттуу болушу керек. Мына ушундай жол менен ал кооз гана эмес, монтаждалып, ширетүү да оңой, массалык түрдө чыгаруу оңой.

3 Жогорку жыштык системасынын зымдары

Жогорку жыштыктагы чынжырларда туташтыргыч зымдардын каршылыктын, сыйымдуулуктун, индуктивдүүлүктүн жана өз ара индуктивдүүлүктүн бөлүштүрүүчү параметрлерин эске албай коюуга болбойт. Анти-Интерференциянын көз карашынан алганда, акылга сыярлык зымдар чынжырдагы линиянын каршылыгын, бөлүштүрүлгөн сыйымдуулукту жана адашкан индуктивдүүлүктү азайтууга аракет кылуу болуп саналат. , Натыйжадагы адашкан магнит талаасы минимумга чейин кыскарып, бөлүштүрүлгөн сыйымдуулук, агып кетүү магнит агымы, электромагниттик өз ара индуктивдүүлүк жана ызы-чуу менен шартталган башка тоскоолдуктар басылат.

Кытайда PROTEL дизайн куралдарын колдонуу абдан кеңири таралган. Бирок, көптөгөн дизайнерлер “кең тилкелүү ылдамдыкка” гана көңүл бурушат жана PROTEL дизайн куралдары тарабынан түзмөктүн мүнөздөмөлөрүнүн өзгөрүшүнө ыңгайлашуу үчүн жасалган жакшыртуулар дизайнда колдонулган эмес, бул дизайн куралынын ресурстарын ысырап кылууну гана эмес олуттуу, бул көптөгөн жаңы түзмөктөрдүн мыкты иштешин кыйындатат.

Төмөндө PROTEL99 SE куралы камсыз кыла турган айрым өзгөчө функциялар келтирилген.

(1) Жогорку жыштыктагы чынжырдын төөнөгүчтөрүнүн ортосундагы коргошун мүмкүн болушунча аз ийилген болушу керек. Толук түз сызыкты колдонуу эң жакшы. Ийүү талап кылынганда, жогорку жыштыктагы сигналдардын тышкы эмиссиясын жана өз ара кийлигишүүнү азайта турган 45° ийилиштер же жаалар колдонулушу мүмкүн. ортосундагы байланыш. Маршрутизациялоо үчүн PROTELди колдонууда, “Дизайн” менюсунун “эрежелер” менюсундагы “Багыттоо бурчтары” деген жерден 45 градусту же тегеректелгенди тандай аласыз. Саптардын ортосунда тез которулуу үчүн shift + боштук баскычтарын да колдонсоңуз болот.

(2) Жогорку жыштыктагы схеманын төөнөгүчтөрүнүн ортосундагы өткөргүч канчалык кыска болсо, ошончолук жакшы.

PROTEL 99 Эң кыска зымдарды тосуп алуунун эң эффективдүү жолу – бул автоматтык зымдарды туташтыруудан мурун жеке негизги жогорку ылдамдыктагы тармактар ​​үчүн зымдарды дайындоо. “Дизайн” менюсундагы “эрежелерде” “Багыттоо топологиясы”

Эң кыскасын тандаңыз.

(3) Жогорку жыштыктагы схемалык түзүлүштөрдүн төөнөгүчтөрүнүн ортосундагы коргошун катмарларынын кезектешүүсү мүмкүн болушунча аз. Башкача айтканда, компонентти туташтыруу процессинде канчалык аз vias колдонулса, ошончолук жакшы.

Бир жолу бөлүштүрүлгөн сыйымдуулуктун болжол менен 0.5pF алып келиши мүмкүн, ал эми vias санын азайтуу ылдамдыкты бир топ жогорулатат.

(4) Жогорку жыштыктагы чынжырдын зымдары үчүн сигнал линиясынын параллелдүү зымдары тарабынан киргизилген “кайчылаш кийлигишүүгө” көңүл буруңуз, башкача айтканда, кайчылаш. Эгерде параллелдүү бөлүштүрүүнү болтурбоо мүмкүн болсо, анда “жердин” чоң аянты параллелдүү сигнал сызыгынын карама-каршы тарабында жайгаштырылышы мүмкүн.

кийлигишүүсүн абдан азайтуу үчүн. Бир катмардагы параллелдик зымдар дээрлик сөзсүз болот, бирок эки жанаша катмарда зымдардын багыты бири-бирине перпендикуляр болушу керек. PROTELде муну жасоо кыйын эмес, бирок аны көз жаздымда калтыруу оңой. “Дизайн” менюсунун “эрежелериндеги” “RoutTingLayers” бөлүмүндө Toplayer үчүн Горизонталдуу жана BottomLayer үчүн VerTIcal тандаңыз. Мындан тышкары, “Полигон тегиздик” “орунда” берилет

Көп бурчтуу тордун жез фольгасынын бетинин функциясы, эгерде сиз полигонду бүт басма схеманын бети катары жайгаштырсаңыз жана бул жезди схеманын GND менен туташтырсаңыз, ал жогорку жыштыктагы анти-кетериалдык жөндөмүн жакшыртат. жылуулук таркатылышы жана басма тактасынын күчү үчүн көбүрөөк пайда.

(5) өзгөчө маанилүү сигнал линиялары же жергиликтүү бирдиктер үчүн жер зым тосмо чараларды ишке ашыруу. “Тандалган объекттердин контуру” “Инструменттерде” берилген жана бул функция тандалган маанилүү сигнал линияларын (мисалы, термелүү схемасы LT жана X1 сыяктуу) автоматтык түрдө “жерди ороп коюу” үчүн колдонулушу мүмкүн.

(6) Негизинен, электр линиясы жана схеманын жерге туташтыруу линиясы сигнал линиясынан кененирээк. Тармакты классификациялоо үчүн «Дизайн» менюсундагы «Класстарды» колдоно аласыз, ал электр тармагына жана сигналдык тармакка бөлүнөт. Бул электр өткөргүч эрежелерин коюу үчүн ыңгайлуу болуп саналат. Электр линиясынын жана сигнал линиясынын линиясынын туурасын которуштуруу.

(7) Зымдардын ар кандай түрлөрү укурук түзө албайт, ал эми жерге зым токтун циклин түзө албайт. Эгерде цикл схемасы түзүлсө, ал системага көп кийлигишүүгө алып келет. Бул үчүн ромашка чынжырчасын туташтыруу ыкмасын колдонсо болот, ал зымдарды туташтыруу учурунда илмектердин, бутактардын же дүмүрлөрдүн пайда болушунан натыйжалуу кача алат, бирок бул оңой эмес зымдар көйгөйүн да алып келет.

(8) ар кандай микросхемалардын маалыматтарына жана дизайнына ылайык, электр менен камсыздоо чынжырынан өткөн токту баалаңыз жана зарыл зымдын туурасын аныктаңыз. Эмпирикалык формула боюнча: W (сызыктын туурасы) ≥ L (мм/А) × I (A).

Учурдагы ылайык, электр линиясынын туурасын көбөйтүүгө жана укурук каршылыгын азайтууга аракет кылыңыз. Ошол эле учурда, электр линиясынын багытын жана жер линиясын маалыматтарды берүү багытына шайкеш келтириңиз, бул ызы-чууга каршы жөндөмүн жогорулатууга жардам берет. Зарыл болгон учурда, жогорку жыштыктагы ызы-чууну өткөрүүгө бөгөт коюу үчүн электр линиясына жана жер линиясына жез зымдын жараланган ферритинен жасалган жогорку жыштыктагы дроссель аппаратын кошууга болот.

(9) Ошол эле тармактын зымдарынын туурасы бирдей сакталышы керек. Сызыктын туурасынын өзгөрүшү сызыктын мүнөздүү импедансын бирдей эмес жаратат. Берүү ылдамдыгы жогору болгондо, ой жүгүртүү пайда болот, аны долбоорлоодо мүмкүн болушунча качуу керек. Ошол эле учурда, параллелдүү сызыктардын сызык туурасын көбөйтүү. Сызыктын ортосунун аралыгы сызыктын туурасынан 3 эсе ашпаганда, электр талаасынын 70% өз ара кийлигишүүсүз сакталышы мүмкүн, бул 3W принциби деп аталат. Ушундай жол менен параллелдүү сызыктар менен шартталган бөлүштүрүлгөн сыйымдуулуктун жана бөлүштүрүлгөн индуктивдүүлүктүн таасирин жеңүүгө болот.

4 Электр шнурунун жана жер зымынын конструкциясы

Жогорку жыштык схемасы киргизген электр менен жабдуунун ызы-чуусунан жана линия импедансынан келип чыккан чыңалуунун төмөндөшүн чечүү үчүн жогорку жыштыктын чынжырында электр менен жабдуу системасынын ишенимдүүлүгү толугу менен каралышы керек. Негизинен эки чечим бар: бири зымдар үчүн электр шинасы технологиясын колдонуу; экинчиси өзүнчө электр менен жабдуу катмарын колдонуу болуп саналат. Салыштыруу үчүн, акыркы өндүрүш процесси татаалыраак жана баасы кымбатыраак. Ошондуктан, тармак түрүндөгү электр шинасы технологиясы зымдарды туташтыруу үчүн колдонулушу мүмкүн, андыктан ар бир компонент башка циклге таандык жана тармактагы ар бир автобустагы ток линия импедансынан келип чыккан чыңалуу төмөндөшүн азайтып, тең салмактуу болууга умтулат.

Жогорку жыштыктагы берүү кубаттуулугу салыштырмалуу чоң, сиз жездин чоң аянтын колдонсоңуз болот жана бир нече жерге туташтыруу үчүн жакын жерде аз каршылыктагы жер учагын таба аласыз. Жерге туташтыргычтын индуктивдүүлүгү жыштыкка жана узундукка пропорционал болгондуктан, иштөө жыштыгы жогору болгондо жалпы жердин импедансы көбөйөт, бул жалпы жер импеданс тарабынан пайда болгон электромагниттик тоскоолдукту жогорулатат, ошондуктан жер зымынын узундугу мүмкүн болушунча кыска болушу талап кылынат. Сигнал сызыгынын узундугун кыскартууга жана жер циклинин аянтын көбөйтүүгө аракет кылыңыз.

Интегралдык чиптин өтмө агымы үчүн жакын жердеги жогорку жыштыктагы каналды камсыз кылуу үчүн микросхемалардын кубаттуулугуна жана жерге бир же бир нече жогорку жыштыктагы ажыратуучу конденсаторлорду орнотуңуз, андыктан ток чоң цикл менен электр менен жабдуу линиясынан өтпөйт. аянтты, ошону менен сыртка чыккан ызы-чууну бир топ азайтат. Ажыратуучу конденсаторлор катары жакшы жогорку жыштык сигналдары менен монолиттүү керамикалык конденсаторлорду тандаңыз. Схеманы заряддоо үчүн энергия сактоочу конденсаторлор катары электролиттик конденсаторлордун ордуна чоң сыйымдуулуктагы тантал конденсаторлорун же полиэстер конденсаторлорун колдонуңуз. Электролиттик конденсатордун бөлүштүрүлгөн индуктивдүүлүгү чоң болгондуктан, ал жогорку жыштык үчүн жараксыз. Электролиттик конденсаторлорду колдонууда, аларды жакшы жогорку жыштык мүнөздөмөлөрү менен ажыратуучу конденсаторлор менен жупташып колдонуңуз.

5 Башка жогорку ылдамдыктагы схемаларды долбоорлоо ыкмалары

Импеданстын дал келиши максималдуу кубаттуулукту алуу үчүн дүүлүктүрүүчү булактын жүк импедансы менен ички импеданс бири-бирине ылайыкталган жумушчу абалын билдирет. Жогорку ылдамдыктагы PCB зымдары үчүн сигналдын чагылышын болтурбоо үчүн схеманын импедансы 50 Ом болушу керек. Бул болжолдуу көрсөткүч. Жалпысынан алганда, коаксиалдык кабелдин базалык тилкеси 50 Ом, жыштык тилкеси 75 Ом, бурмаланган зым 100 Ом деп белгиленген. Бул жөн гана бүтүн сан, дал келүү ыңгайлуулугу үчүн. Конкреттүү схеманын анализине ылайык, параллелдүү AC токтотуу кабыл алынат, ал эми резистор жана конденсатор тармагы токтотуу импедансы катары колдонулат. Аяктоо каршылыгы R өткөргүч линиясынын импеданс Z0 кем же барабар болушу керек, ал эми сыйымдуулук C 100 pF жогору болушу керек. 0.1UF көп катмарлуу керамикалык конденсаторлорду колдонуу сунушталат. Конденсатор төмөнкү жыштыкты бөгөттөө жана жогорку жыштыктан өтүү функциясына ээ, ошондуктан R каршылык кыймылдоочу булактын DC жүгү эмес, ошондуктан бул токтотуу ыкмасы DC электр энергиясын керектөөгө болбойт.

Crossstalk сигнал берүү линиясында тараганда чектеш электр өткөргүч линияларына электромагниттик туташтыруудан келип чыккан чыңалуудагы ызы-чуулардын каалабаган интерференциясын билдирет. Кошулуу сыйымдуулук жана индуктивдүү байланыш болуп бөлүнөт. Ашыкча кайчылаш схеманын туура эмес ишке киришине жана системанын нормалдуу иштебей калышына алып келиши мүмкүн. Кайчылаш байланыштын кээ бир өзгөчөлүктөрүнө ылайык, кайчылашууну азайтуунун бир нече негизги ыкмаларын жалпылоого болот:

(1) Сап аралыгын чоңойтуңуз, параллелдүү узундукту азайтыңыз жана зарыл болсо зымдарды өткөрүү үчүн чуркоо ыкмасын колдонуңуз.

(2) Жогорку ылдамдыктагы сигнал линиялары шарттарга жооп бергенде, токтотуунун дал келүүсүн кошуу чагылдырууну азайтат же жок кылат, ошону менен кайчылашууну азайтат.

(3) Микротилкелүү өткөргүч линиялары жана тилкелүү өткөргүч линиялары үчүн трассанын бийиктигин жердин тегиздигинен жогору диапазонго чейин чектөө кайчылашууну олуттуу түрдө азайтышы мүмкүн.

(4) Зымдар мейкиндиги уруксат бергенде, обочолонууда роль ойной турган жана кайчылашууну азайтуучу олуттуу кайчылаш болгон эки зымдын ортосуна жер зымын салыңыз.

Салттуу PCB дизайнында жогорку ылдамдыктагы талдоо жана симуляциялык жетекчиликтин жоктугунан сигналдын сапатына кепилдик берүү мүмкүн эмес жана көйгөйлөрдүн көбүн табак жасоо сынагына чейин табуу мүмкүн эмес. Бул дизайндын эффективдүүлүгүн бир топ төмөндөтөт жана баасын жогорулатат, бул катаал рыноктук атаандаштыкта ​​албетте зыяндуу. Ошондуктан, жогорку ылдамдыктагы PCB дизайн үчүн, өнөр адамдар “жогорудан ылдый” дизайн ыкмасы болуп калды, жаңы дизайн идеясын, сунуш кылышкан. Ар кандай саясатты талдоо жана оптималдаштыруудан кийин мүмкүн болгон көйгөйлөрдүн көбү четтелип, көп үнөмдөлгөн. Долбоордун бюджетинин аткарылышын, жогорку сапаттагы басылган такталарды чыгарууну, түйшүктүү жана кымбат сыноо каталарын болтурбоо үчүн убакыт.

Санариптик сигналдарды берүү үчүн дифференциалдык линияларды колдонуу жогорку ылдамдыктагы санариптик схемаларда сигналдын бүтүндүгүн бузуучу факторлорду башкаруунун эффективдүү чарасы болуп саналат. Басма схемадагы дифференциалдык линия квази-TEM режиминде иштеген дифференциалдык микротолкундуу интегралдык өткөргүч линиясына барабар. Алардын арасында, ПХБнын үстүнкү же астындагы дифференциалдык сызык туташкан микротилке сызыгына барабар жана көп катмарлуу ПХБнын ички катмарында жайгашкан Дифференциалдык сызык кең тараптагы бириктирилген тилке сызыгына барабар. Сандык сигнал дифференциалдык линияда так режимдеги берүү режиминде берилет, башкача айтканда, оң жана терс сигналдардын ортосундагы фазалык айырма 180°, ал эми ызы-чуу жуп дифференциалдык линияда жалпы режимде бириктирилет. Чынжырдын чыңалышы же агымы алынып салынат, андыктан сигнал жалпы режимдин ызы-чуусун жок кылуу үчүн алынышы мүмкүн. Дифференциалдык линия жупунун төмөнкү вольттуу амплитудасы же учурдагы дискинин чыгышы жогорку ылдамдыктагы интеграциянын жана аз энергия керектөөнүн талаптарын аткарат.

6 корутунду сөз

Электрондук технологиянын тынымсыз өнүгүшү менен, жогорку ылдамдыктагы PCB дизайнын жетектөө жана текшерүү үчүн сигналдын бүтүндүгүнүн теориясын түшүнүү зарыл. Бул макалада жалпыланган кээ бир тажрыйба жогорку ылдамдыктагы микросхемалардын конструкторлоруна өнүгүү циклин кыскартууга, керексиз айланма жолдордон качууга жана жумушчу күчүн жана материалдык ресурстарды үнөмдөөгө жардам берет. Дизайнерлер изилдөөнү жана иш жүзүндө изилдөөнү улантып, тажрыйба топтоону жана жаңы технологияларды айкалыштыруу менен жогорку ылдамдыктагы PCB схемаларын мыкты аткаруу менен иштеп чыгышы керек.