Электр өткөргүч линиясынын таасиринен кантип сактануу керек жогорку ылдамдыктагы PCB дизайн

1. Электромагниттик интерференцияны басуу ыкмалары

Сигналдын бүтүндүгү көйгөйүнө жакшы чечим ПХБ тактасынын электромагниттик шайкештигин (EMC) жакшыртат. Эң маанилүүлөрүнүн бири – бул ПХБ тактасынын жакшы негизделишин камсыз кылуу. Жер катмары бар сигнал катмары комплекстүү дизайн үчүн абдан эффективдүү ыкма. Мындан тышкары, схеманын эң тышкы катмарынын сигналдын тыгыздыгын азайтуу, ошондой эле электромагниттик нурланууну азайтуунун жакшы жолу болуп саналат. Бул ыкма “бетинин аянты” технологиясын “куруу” ПХБ дизайнын колдонуу менен жетишүүгө болот. Беттин аянты катмары жалпы процесстүү ПХБда бул катмарларга кирүү үчүн колдонулган ичке изоляциялоочу катмарлар менен микропорлордун айкалышын кошуу аркылуу жетишилет. Каршылык жана сыйымдуулук жердин астына көмүлүшү мүмкүн, жана бирдиктүү аянтка сызыктуу тыгыздык дээрлик эки эсе көбөйөт, ошону менен ПХБнын көлөмү азаят. ПХБ аянтынын кыскартылышы маршруттун топологиясына чоң таасирин тийгизет, бул учурдагы цикл кыскарганын, тармактык маршруттун узундугун кыскартууну жана электромагниттик нурлануунун учурдагы контурдун аймагына пропорционалдуу экендигин билдирет; 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. Бүгүнкү күндө кеңири колдонулган жогорку саат ылдамдыгы тез интегралдык микросхемалар дагы көйгөйлүү. Бул маселени чечүү үчүн кээ бир негизги принциптер бар: эгерде CMOS же TTL схемалары дизайн үчүн колдонулса, иштөө жыштыгы 10 МГцтен аз, зымдардын узундугу 7 дюймдан ашпашы керек. 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. GaAs чиптери үчүн өткөргүчтөрдүн максималдуу узундугу 0.3 дюйм болушу керек. Эгерде бул чектен ашып кетсе, электр берүү чубалгысында көйгөй бар.

3. Кабелдин топологиясын туура пландаңыз

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Кабелдик топология тармак кабелинин кабелдик ырааттуулугун жана түзүлүшүн билдирет. Жогорку ылдамдыктагы логикалык түзүлүштөр колдонулганда, бутактарынын узундугу өтө кыска сакталбаса, четтери тез өзгөрүп турган сигнал, сигналдык магистралдын бутактары тарабынан бурмаланат. Жалпысынан алганда, PCB маршруту эки негизги топологияны, тактап айтканда Daisy Chain маршрутун жана Star бөлүштүрүүнү кабыл алат.

Ромашка зымдары үчүн зым айдоочунун башынан башталат жана ар бир кабыл алуу учуна кезеги менен жетет. Эгерде сигналдык мүнөздөмөлөрдү өзгөртүү үчүн сериялык резистор колдонулса, сериялык резистордун позициясы айдоочунун аягына жакын болушу керек. Daisy чынжыр кабели кабелдин жогорку гармоникалык интерференциясын көзөмөлдөөдө эң жакшы. Бирок, мындай өткөргүчтөр эң аз өткөрүмдүүлүккө ээ жана 100%өтүү оңой эмес. Чыныгы дизайнда, биз Daisy чынжыр зымындагы филиалдын узундугун мүмкүн болушунча кыска кылгыбыз келет жана коопсуз узундуктун мааниси мындай болушу керек: Stub Delay < = Trt * 0.1.

Мисалы, жогорку ылдамдыктагы TTL микросхемаларынын бутактарынын узундугу 1.5 дюймдан аз болушу керек. Бул топология азыраак зым ээлейт жана бир резистордун дал келүүсү менен токтотулушу мүмкүн. Бирок, бул зымдын структурасы сигналды башка сигнал кабыл алгычта синхрондуу эмес кылат.

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. Автоматтык кабель колдонуу – жылдыз кабелин бүтүрүүнүн эң жакшы жолу. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. Бул кол менен же CAD инструменттери аркылуу мүнөздүү импеданс баалуулуктарын жана терминалга дал келген каршылык маанилерин эсептөө үчүн жасалышы мүмкүн.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Биринчи параметр – RC матч терминалы. RC дал келген терминалдар электр энергиясын керектөөнү азайтат, бирок сигналдын иштеши салыштырмалуу туруктуу болгондо гана колдонулушу мүмкүн. Бул ыкма саат линиясынын сигналын дал келүүчү иштетүүгө эң ылайыктуу. Кемчилиги – RC дал келген терминалдагы сыйымдуулук сигналдын формасына жана таралыш ылдамдыгына таасир этиши мүмкүн.

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. Сериядагы резисторго дал келген терминалдын үстөлдө колдонулган түзмөктөрдүн санын жана туташуулардын тыгыздыгын азайтуу артыкчылыгы бар.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Анын артыкчылыгы – бул сигналды түшүрбөйт жана ызы -чуудан качуу үчүн абдан жакшы болот. Адатта TTL киргизүү сигналдары үчүн колдонулат (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.

Вертикалдуу монтаждоо режиминде каршылыктын кыска монтаж пини бар, ал каршылык менен схеманын ортосундагы жылуулук каршылыгын азайтат жана каршылык жылуулугун абага оңой эле чыгарат. Бирок узунураак тик орнотуу резистордун индуктивдүүлүгүн жогорулатат. 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. Башка колдонулуучу технологиялар

IC электр менен камсыздоодо убактылуу чыңалууну азайтуу үчүн, IC чипине ажыратуучу конденсаторду кошуу керек. Бул эффективдүү буррлардын электр менен камсыздоого тийгизген таасирин жок кылат жана басылган тактадагы электрдик циклден радиацияны азайтат.

Буур тегиздөөчү эффект ажыратуучу конденсатор энергия менен камсыздоо катмарына эмес, интегралдык микросхеманын электр менен камсыздоо бутуна түз туташканда эң жакшы болот. Ушул себептен улам, кээ бир түзмөктөрдүн розеткаларында ажыратуучу конденсаторлор бар, башкалары ажыратуучу конденсатор менен аппараттын ортосундагы аралык жетишерлик кичине болушун талап кылат.

Ар кандай жогорку ылдамдыкта жана жогорку энергия керектөөчү түзүлүштөр электр менен камсыздоо чыңалуусунун убактылуу өтүшүн азайтуу үчүн мүмкүн болушунча бирге жайгаштырылышы керек.

Күч катмары жок, узун электр линиялары сигнал менен циклдин ортосунда укурук түзүп, нурлануунун булагы жана индуктивдик чынжыр катары кызмат кылат.

Ошол эле тармак кабелинен же башка кабелден өтпөгөн циклди түзүүчү кабель ачык цикл деп аталат. Эгерде цикл ошол эле тармактык кабель аркылуу өтсө, башка жолдор жабык циклди түзөт. Эки учурда тең антенна эффекти (линия антеннасы жана шакек антеннасы) пайда болушу мүмкүн.