Met de toename van de schakelsnelheid van de geïntegreerde schakeling en Printplaat dichtheid, is signaalintegriteit een van de problemen geworden waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van digitale PCB’s met hoge snelheid. De parameters van componenten en printplaat, de lay-out van componenten op printplaat, de bedrading van high-speed signaallijn en andere factoren, Kan problemen veroorzaken met de signaalintegriteit.

Voor PCB-lay-outs vereist signaalintegriteit een kaartlay-out die de signaaltiming of spanning niet beïnvloedt, terwijl voor circuitbedrading signaalintegriteit afsluitelementen, lay-outstrategieën en bedradingsinformatie vereist. Hoge signaalsnelheid op een PCB, onjuiste plaatsing van eindcomponenten of onjuiste bedrading van hogesnelheidssignalen kunnen problemen met de signaalintegriteit veroorzaken, waardoor het systeem onjuiste gegevens kan uitvoeren, het circuit niet goed of helemaal niet werkt. Hoe volledig rekening te houden met signaalintegriteit en effectieve controlemaatregelen te nemen in PCB-ontwerp is een hot topic geworden in de PCB-ontwerpindustrie.

Signaalintegriteit Probleem Een goede signaalintegriteit betekent dat het signaal indien nodig kan reageren met de juiste timing en spanningsniveaus. Omgekeerd, wanneer het signaal niet goed reageert, is er een probleem met de signaalintegriteit. Problemen met de signaalintegriteit kunnen leiden tot of direct leiden tot signaalvervorming, timingfouten, onjuiste gegevens, adres- en besturingslijnen en systeemfouten, of zelfs systeemcrashes. In het proces van PCB-ontwerppraktijk hebben mensen veel PCB-ontwerpregels verzameld. Bij PCB-ontwerp kan de signaalintegriteit van PCB beter worden bereikt door zorgvuldig naar deze ontwerpregels te verwijzen.

Bij het ontwerpen van PCB’s moeten we eerst de ontwerpinformatie van de hele printplaat begrijpen, die voornamelijk omvat:

1. Het aantal apparaten, apparaatgrootte, apparaatpakket, chipsnelheid, of PCB is verdeeld in een gebied met lage snelheid, gemiddelde snelheid en hoge snelheid, wat het invoer- en uitvoergebied van de interface is;

2. De algemene lay-outvereisten, de locatie van de apparaatlay-out, of er een apparaat met hoog vermogen is, speciale vereisten voor de warmteafvoer van het chipapparaat;

3. Type signaallijn, snelheid en transmissierichting, impedantiecontrolevereisten van signaallijn, bussnelheidsrichting en rijsituatie, belangrijke signalen en beschermingsmaatregelen;

4. Type voeding, type aarde, geluidstolerantie-eisen voor voeding en aarde, instelling en segmentatie van voeding en grondvlak;

5. Typen en snelheden van kloklijnen, bron en richting van kloklijnen, klokvertragingsvereisten, langste lijnvereisten.

PCB gelaagd ontwerp

Na het begrijpen van de basisinformatie van de printplaat, is het noodzakelijk om de ontwerpvereisten van de printplaatkosten en signaalintegriteit af te wegen en een redelijk aantal bedradingslagen te kiezen. Op dit moment heeft de printplaat zich geleidelijk ontwikkeld van enkellaags, dubbellaags en vierlaags naar meer meerlaags printplaten. Meerlaags PCB-ontwerp kan het referentieoppervlak van signaalroutering verbeteren en een terugstroompad voor signaal bieden, wat de belangrijkste maatregel is om een ​​goede signaalintegriteit te bereiken. Volg bij het ontwerpen van PCB-lagen de volgende regels:

1. Het referentievlak is bij voorkeur het grondvlak. Zowel de voeding als het aardvlak kunnen als referentievlak worden gebruikt en beide hebben een bepaalde afschermfunctie. Het afschermende effect van het voedingsvlak is echter veel lager dan dat van het aardingsvlak vanwege de hogere karakteristieke impedantie en het grotere potentiaalverschil tussen het voedingsvlak en het referentieaardeniveau.

2. Digitaal circuit en analoog circuit zijn gelaagd. Waar ontwerpkosten het toelaten, is het het beste om digitale en analoge schakelingen op aparte lagen aan te brengen. Als u in dezelfde bedradingslaag wilt plaatsen, kunt u een sloot gebruiken, een aardingslijn toevoegen, de methode zoals een scheidingslijn om te verhelpen. Analoge en digitale voeding en aarde moeten gescheiden worden, nooit gemengd.

3. De belangrijkste signaalroutering van aangrenzende lagen doorkruist het segmentatiegebied niet. Signalen vormen een grote signaallus door de regio en genereren sterke straling. Als de signaalkabel het gebied moet kruisen wanneer de aardingskabel wordt gedeeld, kan een enkel punt tussen de aarde worden aangesloten om een ​​verbindingsbrug tussen de twee aardingspunten te vormen, en dan kan de kabel door de verbindingsbrug worden geleid.

4. Er moet een relatief compleet grondvlak onder het componentoppervlak zijn. De integriteit van het grondvlak moet voor de meerlaagse plaat zoveel mogelijk worden behouden. In het grondvlak mogen normaal gesproken geen signaallijnen lopen.

5, hoge frequentie, hoge snelheid, klok en andere belangrijke signaallijnen moeten een aangrenzend grondvlak hebben. Op deze manier is de afstand tussen signaallijn en aardlijn alleen de afstand tussen PCB-lagen, dus de werkelijke stroom stroomt altijd in de grondlijn direct onder de signaallijn, waardoor het kleinste signaallusgebied wordt gevormd en straling wordt verminderd.

Hoe het signaal van integriteitsprintplaat te ontwerpen?

PCB layout ontwerp

De sleutel van het ontwerp van de signaalintegriteit van een printplaat is de lay-out en bedrading, die rechtstreeks verband houdt met de prestaties van PCB’s. Voorafgaand aan de lay-out moet de PCB-afmeting worden bepaald om tegen de laagst mogelijke kosten aan de functie te voldoen. Als de PCB te groot en gedistribueerd is, kan de transmissielijn erg lang zijn, wat resulteert in een verhoogde impedantie, verminderde ruisweerstand en hogere kosten. Als de componenten bij elkaar worden geplaatst, is de warmteafvoer slecht en kan er koppelingsoverspraak optreden in aangrenzende bedrading. Daarom moet de lay-out gebaseerd zijn op de functionele eenheden van het circuit, rekening houdend met elektromagnetische compatibiliteit, warmteafvoer en interfacefactoren.

Bij het aanleggen van een printplaat met gemengde digitale en analoge signalen, meng geen digitale en analoge signalen. Als analoge en digitale signalen moeten worden gemengd, zorg er dan voor dat u verticaal lijnt om het effect van kruiskoppeling te verminderen. Het digitale circuit, het analoge circuit en het ruisgenererende circuit op de printplaat moeten worden gescheiden, en het gevoelige circuit moet eerst worden gerouteerd en het koppelingspad tussen de circuits moet worden geëlimineerd. Overweeg in het bijzonder de klok-, reset- en onderbrekingslijnen, deze lijnen niet parallel met de hoge stroomschakellijnen, anders gemakkelijk beschadigd door elektromagnetische koppelingssignalen, waardoor onverwachte reset of onderbreking ontstaat. De algemene lay-out moet de volgende principes volgen:

1. Functionele partitielay-out, analoog circuit en digitaal circuit op PCB moeten een verschillende ruimtelijke lay-out hebben.

2. Volgens het circuitsignaalproces om de functionele circuiteenheden te rangschikken, zodat de signaalstroom dezelfde richting behoudt.

3. Neem de kerncomponenten van elke functionele circuiteenheid als middelpunt en andere componenten worden eromheen gerangschikt.

4. Verkort de verbinding tussen hoogfrequente componenten zoveel mogelijk en probeer hun distributieparameters te verminderen.

5. Gemakkelijk gestoorde componenten mogen niet te dicht bij elkaar staan, input- en outputcomponenten moeten ver weg zijn.

Hoe het signaal van integriteitsprintplaat te ontwerpen?

PCB-bedradingsontwerp

Alle signaallijnen moeten worden geclassificeerd vóór de bedrading van de PCB. Allereerst kloklijn, gevoelige signaallijn en vervolgens hogesnelheidssignaallijn, om ervoor te zorgen dat dit soort signaal door het gat voldoende is, distributieparameters met goede eigenschappen en dan algemene onbelangrijke signaallijn.

Incompatibele signaallijnen moeten ver van elkaar verwijderd zijn en geen parallelle bedrading, zoals digitale en analoge, hoge snelheid en lage snelheid, hoge stroom en kleine stroom, hoge spanning en lage spanning. Signaalkabels op verschillende lagen moeten verticaal naar elkaar worden geleid om overspraak te verminderen. De opstelling van signaallijnen kan het beste worden gerangschikt volgens de stroomrichting van het signaal. De uitgangssignaallijn van een circuit mag niet worden teruggevoerd naar het ingangssignaallijngebied. Hogesnelheidssignaallijnen moeten zo kort mogelijk worden gehouden om interferentie met andere signaallijnen te voorkomen. Op het dubbele paneel kan, indien nodig, de isolatie-aardingsdraad aan beide zijden van de hogesnelheidssignaallijn worden toegevoegd. Alle hogesnelheidskloklijnen op het meerlagige bord moeten worden afgeschermd volgens de lengte van de kloklijnen.

De algemene principes voor bedrading zijn:

1. Kies voor zover mogelijk een bedradingsontwerp met lage dichtheid en signaalbedrading voor zover de dikte consistent is, bevorderlijk voor impedantie-aanpassing. Voor rf-circuits kan het onredelijke ontwerp van de richting, breedte en lijnafstand van de signaallijn leiden tot kruisinterferentie tussen signaaltransmissielijnen.

2. Vermijd zoveel mogelijk aangrenzende ingangs- en uitgangsdraden en parallelle bedrading over lange afstand. Om overspraak van parallelle signaallijnen te verminderen, kan de afstand tussen signaallijnen worden vergroot, of kunnen isolatiebanden tussen signaallijnen worden geplaatst.

3. De lijnbreedte op PCB moet uniform zijn en er mag geen lijnbreedtemutatie optreden. PCB-bedradingsbocht mag geen hoek van 90 graden gebruiken, moet een boog of een hoek van 135 graden gebruiken, voor zover mogelijk om de continuïteit van de lijnimpedantie te behouden.

4. Minimaliseer het gebied van de stroomlus. De externe stralingsintensiteit van het stroomvoerende circuit is evenredig met de stroom die er doorheen gaat, het lusoppervlak en het kwadraat van de signaalfrequentie. Het verminderen van het huidige lusgebied kan de ELEKTROMAGNETISCHE interferentie van PCB’s verminderen.

5. Voor zover mogelijk om de lengte van de draad te verminderen, de breedte van de draad te vergroten, is dit bevorderlijk voor het verminderen van de impedantie van de draad.

6. Voor schakelbesturingssignalen moet het aantal SIGNAL PCB-bedrading dat tegelijkertijd van status verandert zo veel mogelijk worden verminderd.