Kaip išvengti perdavimo linijos efekto greitaeigė PCB dizainas

1. Elektromagnetinių trukdžių slopinimo metodai

Geras signalo vientisumo problemos sprendimas pagerins PCB plokštės elektromagnetinį suderinamumą (EMC). Vienas iš svarbiausių yra užtikrinti, kad PCB plokštė būtų gerai įžeminta. Signalinis sluoksnis su įžeminimo sluoksniu yra labai efektyvus sudėtingo dizaino metodas. Be to, sumažinus atokiausio plokštės sluoksnio signalo tankį, taip pat yra geras būdas sumažinti elektromagnetinę spinduliuotę. Šį metodą galima pasiekti naudojant „paviršiaus ploto“ technologijos „kaupimo“ PCB dizainą. Paviršiaus sluoksnis pasiekiamas pridedant plonų izoliacinių sluoksnių ir mikroporų, naudojamų šiems sluoksniams prasiskverbti į bendro proceso PCB, derinį. Atsparumas ir talpa gali būti palaidoti po paviršiumi, o linijinis tankis ploto vienete yra beveik dvigubai didesnis, taip sumažinant PCB tūrį. PCB ploto sumažinimas daro didžiulę įtaką maršruto topologijai, o tai reiškia, kad sumažėja srovės kilpa, sumažėja šakų nukreipimo ilgis, o elektromagnetinė spinduliuotė yra maždaug proporcinga srovės kilpos plotui; 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. Šiandien dažniausiai naudojami aukšto laikrodžio greičio greito integruoto grandyno lustai yra dar problemiškesni. Yra keli pagrindiniai šios problemos sprendimo principai: jei projektuojant naudojamos CMOS arba TTL grandinės, veikimo dažnis yra mažesnis nei 10 MHz, o laidų ilgis neturi būti didesnis nei 7 coliai. 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. Maksimalus „GaAs“ lustų laidų ilgis turėtų būti 0.3 colio. Jei tai viršijama, kyla perdavimo linijos problema.

3. Tinkamai suplanuokite kabelių klojimo topologiją

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Kabelių topologija reiškia kabelių seką ir tinklo kabelio struktūrą. Kai naudojami greitaeigiai loginiai įrenginiai, signalas su greitai besikeičiančiais kraštais bus iškreiptas signalo kamieno šakų, nebent šakos ilgis būtų labai trumpas. Apskritai, PCB maršrutizavimas turi dvi pagrindines topologijas, būtent „Daisy Chain“ maršrutą ir „Star“ paskirstymą.

Laidų grandinės laidų sujungimas prasideda nuo vairuotojo galo ir iš eilės pasiekia kiekvieną priėmimo galą. Jei signalo charakteristikoms pakeisti naudojamas serijinis rezistorius, nuoseklaus rezistoriaus padėtis turėtų būti arti važiavimo galo. „Daisy“ grandinės kabeliai geriausiai kontroliuoja didelius harmoninius kabelių trikdžius. Tačiau tokio tipo laidai turi mažiausią perdavimo greitį ir nėra lengva perduoti 100%. Tiesą sakant, norime, kad „Daisy“ grandinės laidų šakos ilgis būtų kuo trumpesnis, o saugaus ilgio vertė turėtų būti tokia: = Trt * 0.1.

Pavyzdžiui, greitųjų TTL grandinių šakų galai turi būti trumpesni nei 1.5 colio. Ši topologija užima mažiau laidų vietos ir gali būti nutraukta vienu rezistoriaus suderinimu. Tačiau dėl šios laidų konstrukcijos signalas, gaunamas skirtingame signalo imtuve, nėra sinchroniškas.

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. Automatinio kabelio naudojimas yra geriausias būdas užbaigti žvaigždžių kabelius. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. Tai galima padaryti rankiniu būdu arba naudojant CAD įrankius, siekiant apskaičiuoti būdingas varžos vertes ir gnybtų atitikimo varžos vertes.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Pirmasis variantas yra RC rungtynių terminalas. RC suderinimo gnybtai gali sumažinti energijos suvartojimą, tačiau gali būti naudojami tik tada, kai signalo veikimas yra gana stabilus. Šis metodas labiausiai tinka laikrodžio linijos signalo atitikimo apdorojimui. Trūkumas yra tas, kad RC suderinimo terminalo talpa gali turėti įtakos signalo formai ir sklidimo greičiui.

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. Serijos rezistorių atitikimo terminalas taip pat turi pranašumą, nes sumažina plokštėje naudojamų prietaisų skaičių ir jungčių tankį.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Jo pranašumas yra tas, kad jis nenusileis signalo ir gali būti labai geras, kad būtų išvengta triukšmo. Paprastai naudojamas TTL įvesties signalams (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.

Naudojant vertikalų montavimo režimą, pasipriešinimas turi trumpą tvirtinimo kaištį, kuris sumažina šiluminę varžą tarp varžos ir plokštės ir palengvina atsparumo šilumą į orą. Tačiau ilgesnis vertikalus įrengimas padidins rezistoriaus induktyvumą. Horizontalus įrengimas turi mažesnį induktyvumą dėl mažesnio montavimo. 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. Kitos taikomos technologijos

Siekiant sumažinti trumpalaikį įtampos viršijimą IC maitinimo šaltinyje, į IC mikroschemą reikia pridėti atsiejamąjį kondensatorių. Tai veiksmingai pašalina įbrėžimų poveikį maitinimo šaltiniui ir sumažina spinduliuotę iš spausdinimo plokštės maitinimo kilpos.

Srauto išlyginimo efektas yra geriausias, kai atsiejamasis kondensatorius yra prijungtas tiesiai prie integruoto grandinės maitinimo kojelės, o ne prie maitinimo sluoksnio. Štai kodėl kai kurių įrenginių lizduose yra atsiejami kondensatoriai, o kitų reikalaujama, kad atstumas tarp atsiejamojo kondensatoriaus ir įrenginio būtų pakankamai mažas.

Visi didelės spartos ir didelės energijos suvartojimo įtaisai turi būti dedami kartu, kad būtų sumažintas laikinas elektros energijos tiekimo įtampos viršijimas.

Be maitinimo sluoksnio ilgos elektros linijos sudaro kilpą tarp signalo ir kilpos, tarnauja kaip spinduliuotės šaltinis ir indukcinė grandinė.

Kabeliai, sudarantys kilpą, kuris nepraeina per tą patį tinklo kabelį ar kitą kabelį, vadinami atviros kilpos. Jei kilpa eina per tą patį tinklo kabelį, kiti maršrutai sudaro uždarą kilpą. Abiem atvejais gali atsirasti antenos efektas (lininė antena ir žiedinė antena).