Palielinoties integrētās shēmas izejas pārslēgšanās ātrumam un PCB plāksne Blīvums, Signāla integritāte ir kļuvusi par vienu no jautājumiem, kas jāuztraucas ātrgaitas digitālo PCB projektēšanā. Komponentu un PCB plates parametri, komponentu izkārtojums uz PCB plates, ātrgaitas signāla līnijas vadi un citi faktori, Var radīt problēmas ar signāla integritāti.

PCB izkārtojumiem signāla integritātei nepieciešams plates izkārtojums, kas neietekmē signāla laiku vai spriegumu, savukārt ķēdes vadu gadījumā signāla integritātei ir nepieciešami beigu elementi, izkārtojuma stratēģijas un elektroinstalācijas informācija. Liels signāla ātrums uz PCB, nepareizs gala komponentu izvietojums vai nepareizs ātrgaitas signālu vadu savienojums var izraisīt signāla integritātes problēmas, kas var izraisīt sistēmas nepareizu datu izvadi, ķēdes nepareizu darbību vai vispār nedarboties. Tas, kā pilnībā ņemt vērā signāla integritāti un veikt efektīvus kontroles pasākumus PCB projektēšanā, ir kļuvis par karstu tēmu PCB dizaina nozarē.

Signāla integritāte Problēma Laba signāla integritāte nozīmē, ka signāls var reaģēt ar pareizo laiku un sprieguma līmeņa vērtībām, kad tas nepieciešams. Un otrādi, ja signāls nereaģē pareizi, rodas signāla integritātes problēma. Signāla integritātes problēmas var izraisīt vai tieši izraisīt signāla izkropļojumus, laika kļūdas, nepareizus datus, adreses un vadības līnijas, kā arī sistēmas darbības traucējumus vai pat sistēmas avāriju. PCB projektēšanas prakses laikā cilvēki ir uzkrājuši daudz PCB dizaina noteikumu. PCB dizainā PCB signāla integritāti var labāk sasniegt, rūpīgi atsaucoties uz šiem projektēšanas noteikumiem.

Izstrādājot PCB, vispirms ir jāsaprot visa shēmas plates dizaina informācija, kas galvenokārt ietver:

1. Ierīču skaits, ierīces izmērs, ierīces pakete, mikroshēmas ātrums, vai PCB ir sadalīts zema ātruma, vidēja ātruma un liela ātruma apgabalā, kas ir saskarnes ievades un izvades apgabals;

2. vispārējās izkārtojuma prasības, ierīces izkārtojuma atrašanās vieta, vai ir lielas jaudas ierīce, mikroshēmas ierīces siltuma izkliedes īpašās prasības;

3. signālu līnijas tips, ātrums un pārraides virziens, signāllīnijas pretestības kontroles prasības, autobusa ātruma virziens un braukšanas situācija, galvenie signāli un aizsardzības pasākumi;

4. barošanas avota veids, zemes veids, trokšņa pielaides prasības barošanas avotam un zemei, barošanas avota un iezemētās plaknes iestatīšana un segmentēšana;

5. Pulksteņa līniju veidi un likmes, pulksteņa līniju avots un virziens, prasības pēc pulksteņa aizkaves, garākās līnijas prasības.

PCB slāņveida dizains

Pēc shēmas plates pamatinformācijas izpratnes ir nepieciešams nosvērt shēmas plates izmaksu un signāla integritātes konstrukcijas prasības un izvēlēties saprātīgu elektroinstalācijas slāņu skaitu. Pašlaik shēmas plate ir pakāpeniski attīstījusies no viena slāņa, divslāņu un četrslāņu plates uz vairāku slāņu shēmas plati. Daudzslāņu PCB dizains var uzlabot signāla maršrutēšanas atskaites virsmu un nodrošināt signāla atpakaļplūsmas ceļu, kas ir galvenais pasākums laba signāla integritātes sasniegšanai. Izstrādājot PCB slāņojumu, ievērojiet šādus noteikumus:

1. Atskaites plakne vēlams ir iezemētā plakne. Gan barošanas avotu, gan iezemēto plakni var izmantot kā atskaites plakni, un abām ir noteikta ekranēšanas funkcija. Tomēr elektroapgādes plaknes ekranēšanas efekts ir daudz zemāks nekā iezemētajai plaknei, jo tai ir lielāka raksturīgā pretestība un lielāka potenciāla starpība starp barošanas plakni un atskaites zemes līmeni.

2. Digitālā shēma un analogā shēma ir slāņainas. Ja projektēšanas izmaksas to atļauj, vislabāk ir sakārtot digitālās un analogās shēmas atsevišķos slāņos. Ja ir jāvēlas sakārtot vienā elektroinstalācijas slānī, var izmantot grāvi, pievienot zemējuma līniju, lai novērstu tādu metodi kā sadalošā līnija. Analogā un digitālā jauda un zemējums ir jāatdala, nekad nedrīkst sajaukt.

3. Blakus esošo slāņu galvenā signāla maršrutēšana nešķērso segmentācijas zonu. Signāli veidos lielu signāla cilpu visā reģionā un radīs spēcīgu starojumu. Ja zemējuma kabeļa sadalīšanas laikā signāla kabelim ir jāšķērso zona, starp zemi var savienot vienu punktu, lai izveidotu savienojuma tiltu starp diviem zemējuma punktiem, un pēc tam kabeli var novietot caur savienojuma tiltu.

4. Zem detaļas virsmas jābūt samērā pilnai iezemējumam. Daudzslāņu plāksnei pēc iespējas jāsaglabā iezemētās plaknes integritāte. Zemes plaknē parasti nav atļauts vadīt nevienu signālu līniju.

5, augstfrekvences, ātrgaitas, pulksteņa un citām galvenajām signālu līnijām jābūt blakus iezemētai plaknei. Tādā veidā attālums starp signāla līniju un zemējuma līniju ir tikai attālums starp PCB slāņiem, tāpēc faktiskā strāva vienmēr plūst zemējuma līnijā tieši zem signāla līnijas, veidojot mazāko signāla cilpas laukumu un samazinot starojumu.

Kā izveidot integritātes PCB signālu

PCB izkārtojuma dizains

Iespiestas plātnes signāla integritātes dizaina atslēga ir izkārtojums un elektroinstalācija, kas ir tieši saistīta ar PCB darbību. Pirms izkārtojuma ir jānosaka PCB izmērs, lai tas atbilstu funkcijai ar viszemākajām iespējamām izmaksām. Ja PCB ir pārāk liels un izplatīts, pārvades līnija var būt ļoti gara, kā rezultātā palielinās pretestība, samazinās trokšņa izturība un palielinās izmaksas. Ja sastāvdaļas ir novietotas kopā, siltuma izkliede ir vāja, un blakus esošajā elektroinstalācijā var rasties savienojuma šķērsruna. Tāpēc izkārtojumam jābalstās uz ķēdes funkcionālajām vienībām, vienlaikus ņemot vērā elektromagnētisko saderību, siltuma izkliedi un saskarnes faktorus.

Izvietojot PCB ar jauktu digitālo un analogo signālu, nesajauciet digitālos un analogos signālus. Ja ir jājauc analogie un digitālie signāli, noteikti novietojiet tos vertikāli, lai samazinātu šķērssavienojuma efektu. Digitālā shēma, analogā ķēde un troksni ģenerējošā shēma uz shēmas plates jāatdala, un vispirms jānovirza jutīgā ķēde un jānovērš savienojuma ceļš starp ķēdēm. Īpaši ņemiet vērā pulksteņa, atiestatīšanas un pārtraukšanas līnijas, nesalīdziniet šīs līnijas ar lielas strāvas slēdža līnijām, pretējā gadījumā elektromagnētiskie sakabes signāli tos var viegli sabojāt, izraisot negaidītu atiestatīšanu vai pārtraukšanu. Vispārējam izkārtojumam jāievēro šādi principi:

1. Funkcionālajam nodalījuma izkārtojumam, analogajai shēmai un digitālajai shēmai uz PCB jābūt atšķirīgam telpiskajam izkārtojumam.

2. Saskaņā ar ķēdes signāla procesu, lai sakārtotu funkcionālās ķēdes vienības, lai signāla plūsma saglabātu to pašu virzienu.

3. Paņemiet katras funkcionālās shēmas vienības galvenos komponentus kā centru, un citi komponenti ir izvietoti ap to.

4. Pēc iespējas saīsiniet savienojumu starp augstfrekvences komponentiem un mēģiniet samazināt to sadales parametrus.

5. Viegli traucējami komponenti nedrīkst būt pārāk tuvu viens otram, ievades un izvades komponentiem jāatrodas tālu.

Kā izveidot integritātes PCB signālu

PCB elektroinstalācijas dizains

Pirms PCB elektroinstalācijas visas signālu līnijas ir jāklasificē. Pirmkārt, pulksteņa līnija, jutīgā signāla līnija un pēc tam ātrgaitas signāla līnija, lai nodrošinātu, ka pietiek ar šāda veida signālu caur caurumu, labu raksturlielumu sadales parametri un pēc tam vispārējā nesvarīgā signāla līnija.

Nesaderīgām signāla līnijām jāatrodas tālu vienai no otras un nedrīkst būt paralēlas vadu, piemēram, digitālās un analogās, liela ātruma un maza ātruma, lielas strāvas un mazas strāvas, augsta sprieguma un zema sprieguma. Signāla kabeļi dažādos slāņos jānovieto vertikāli viens pret otru, lai samazinātu šķērsruna. Signāla līniju izvietojumu vislabāk var sakārtot atbilstoši signāla plūsmas virzienam. Ķēdes izejas signāla līniju nedrīkst ievilkt atpakaļ ieejas signāla līnijas zonā. Ātrgaitas signālu līnijām jābūt pēc iespējas īsām, lai izvairītos no traucējumiem citās signāla līnijās. Dubultā panelī, ja nepieciešams, izolācijas zemējuma vadu var pievienot abās ātrgaitas signālu līnijas pusēs. Visas ātrgaitas pulksteņa līnijas uz daudzslāņu plates ir jāaizsargā atbilstoši pulksteņa līniju garumam.

Elektroinstalācijas vispārīgie principi ir šādi:

1. Cik vien iespējams, izvēlēties zema blīvuma elektroinstalācijas dizainu un signāla vadu, cik vien iespējams, biezumu konsekventu, veicinot pretestības saskaņošanu. RF shēmai nepamatots signāla līnijas virziena, platuma un atstarpes dizains var izraisīt krusteniskus traucējumus starp signālu pārraides līnijām.

2. Cik vien iespējams, lai izvairītos no blakus esošiem ieejas un izejas vadiem un tālsatiksmes paralēlās elektroinstalācijas. Lai samazinātu paralēlo signālu līniju šķērsruna, var palielināt atstarpi starp signālu līnijām vai starp signālu līnijām ievietot izolācijas jostas.

3. Līnijas platumam uz PCB jābūt vienādam un nedrīkst notikt līnijas platuma mutācija. PCB vadu līkumam nevajadzētu izmantot 90 grādu stūri, jāizmanto loka vai 135 grādu leņķis, cik vien iespējams, lai saglabātu līnijas pretestības nepārtrauktību.

4. Samaziniet pašreizējās cilpas laukumu. Strāvas nesošās ķēdes ārējā starojuma intensitāte ir proporcionāla caurlaides strāvai, cilpas laukumam un signāla frekvences kvadrātam. Strāvas cilpas laukuma samazināšana var samazināt PCB ELEKTROMAGNĒTISkos traucējumus.

5. Cik vien iespējams, lai samazinātu stieples garumu, palielinātu stieples platumu, tas veicina stieples pretestības samazināšanu.

6. Slēdžu vadības signāliem, cik vien iespējams, jāsamazina SIGNAL PCB vadu skaits, kas vienlaikus maina stāvokli.