Com o aumento da velocidade de comutação de saída do circuito integrado e Placa PCB density, Signal Integrity has become one of the issues that must be concerned in high-speed digital PCB design. The parameters of components and PCB board, the layout of components on PCB board, the wiring of high-speed Signal line and other factors, Can cause problems with signal integrity.

For PCB layouts, signal integrity requires a board layout that does not affect signal timing or voltage, while for circuit wiring, signal integrity requires termination elements, layout strategies, and wiring information. Alta velocidade de sinal em uma PCB, colocação incorreta de componentes finais ou fiação incorreta de sinais de alta velocidade podem causar problemas de integridade de sinal, que podem fazer com que o sistema emita dados incorretos, o circuito funcione incorretamente ou não funcione de todo. Como levar em consideração a integridade do sinal e tomar medidas de controle eficazes no projeto de PCBs tornou-se um tema importante na indústria de projetos de PCBs.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Por outro lado, quando o sinal não responde adequadamente, há um problema de integridade do sinal. Os problemas de integridade do sinal podem levar ou levar diretamente à distorção do sinal, erros de temporização, dados incorretos, endereço e linhas de controle e operação incorreta do sistema ou até mesmo travamento do sistema. No processo de prática de design de PCB, as pessoas acumularam muitas regras de design de PCB. No projeto do PCB, a integridade do sinal do PCB pode ser melhor alcançada referindo-se cuidadosamente a essas regras de projeto.

Ao projetar PCB, devemos primeiro entender as informações de design de toda a placa de circuito, que inclui principalmente:

1. The number of devices, device size, device package, chip rate, whether PCB is divided into low speed, medium speed and high speed area, which is the interface input and output area;

2. The overall layout requirements, device layout location, whether there is a high power device, chip device heat dissipation special requirements;

3. Tipo de linha de sinal, velocidade e direção de transmissão, requisitos de controle de impedância da linha de sinal, direção de velocidade do ônibus e situação de direção, sinais principais e medidas de proteção;

4. Tipo de fonte de alimentação, tipo de aterramento, requisitos de tolerância a ruído para fonte de alimentação e aterramento, configuração e segmentação da fonte de alimentação e plano de aterramento;

5. Tipos e taxas de linhas de clock, fonte e direção das linhas de clock, requisitos de atraso de clock, requisitos de linha mais longa.

Design em camadas de PCB

Depois de compreender as informações básicas da placa de circuito, é necessário pesar os requisitos de design do custo da placa de circuito e integridade do sinal e escolher um número razoável de camadas de fiação. At present, the circuit board has gradually developed from single layer, double layer and four layer to more multi-layer circuit board. Multi-layer PCB design can improve the reference surface of signal routing and provide backflow path for signal, which is the main measure to achieve good signal integrity. When designing PCB layering, follow the following rules:

1. O plano de referência deve ser, de preferência, o plano de massa. Both power supply and ground plane can be used as reference plane, and both have certain shielding function. No entanto, o efeito de blindagem do plano de fonte de alimentação é muito menor do que o plano de terra por causa de sua impedância característica mais alta e maior diferença de potencial entre o plano de fonte de alimentação e o nível de terra de referência.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Onde os custos do projeto permitirem, é melhor organizar os circuitos digitais e analógicos em camadas separadas. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. A alimentação analógica e digital e o aterramento devem ser separados, nunca misturados.

3. O roteamento do sinal chave das camadas adjacentes não cruza a área de segmentação. Os sinais formarão um grande loop de sinal em toda a região e gerarão forte radiação. If the signal cable must cross the area when the ground cable is divided, a single point can be connected between the ground to form a connection bridge between the two ground points, and then the cable can be routed through the connection bridge.

4. Deve haver um plano de aterramento relativamente completo abaixo da superfície do componente. A integridade do plano de massa deve ser mantida tanto quanto possível para a placa multicamadas. Normalmente, nenhuma linha de sinal pode circular no plano do solo.

5, alta frequência, alta velocidade, relógio e outras linhas de sinal chave devem ter plano de terra adjacente. In this way, the distance between signal line and ground line is only the distance between PCB layers, so the actual current always flows in the ground line directly below the signal line, forming the smallest signal loop area and reducing radiation.

How to design the signal of integrity PCB

Projeto de layout PCB

A chave do projeto de integridade de sinal da placa impressa é o layout e a fiação, que está diretamente relacionado ao desempenho do PCB. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Se a placa de circuito impresso for muito grande e distribuída, a linha de transmissão pode ser muito longa, resultando em impedância aumentada, resistência a ruído reduzida e custo aumentado. If the components are placed together, heat dissipation is poor, and coupling crosstalk may occur in adjacent wiring. Portanto, o layout deve ser baseado nas unidades funcionais do circuito, considerando a compatibilidade eletromagnética, a dissipação de calor e os fatores de interface.

Ao preparar um PCB com sinais digitais e analógicos mistos, não misture sinais digitais e analógicos. Se os sinais analógicos e digitais precisarem ser misturados, certifique-se de alinhar verticalmente para reduzir o efeito do acoplamento cruzado. O circuito digital, o circuito analógico e o circuito gerador de ruído na placa de circuito devem ser separados e o circuito sensível deve ser roteado primeiro, e o caminho de acoplamento entre os circuitos deve ser eliminado. Em particular, considere o relógio, reinicie e interrompa as linhas, não coloque essas linhas em paralelo com as linhas de comutação de alta corrente, caso contrário, facilmente danificadas por sinais de acoplamento eletromagnético, causando reinicialização ou interrupção inesperada. The overall layout should follow the following principles:

1. O layout da partição funcional, o circuito analógico e o circuito digital no PCB devem ter um layout espacial diferente.

2. De acordo com o processo de sinal de circuito para organizar as unidades de circuito funcional, de modo que o fluxo de sinal para manter a mesma direção.

3. Take the core components of each functional circuit unit as the center, and other components are arranged around it.

4. Shorten the connection between high-frequency components as much as possible and try to reduce their distribution parameters.

5. Easily disturbed components should not be too close to each other, input and output components should be far away.

How to design the signal of integrity PCB

Projeto de fiação PCB

Todas as linhas de sinal devem ser classificadas antes da fiação do PCB. Em primeiro lugar, linha de relógio, linha de sinal sensível e, em seguida, linha de sinal de alta velocidade, a fim de garantir que este tipo de sinal através do orifício seja suficiente, parâmetros de distribuição de boas características e, em seguida, linha de sinal geral sem importância.

Incompatible signal lines should be far away from each other and do not parallel wiring, such as digital and analog, high speed and low speed, high current and small current, high voltage and low voltage. Os cabos de sinal em camadas diferentes devem ser roteados verticalmente entre si para reduzir a diafonia. O arranjo das linhas de sinal é melhor organizado de acordo com a direção do fluxo do sinal. A linha do sinal de saída de um circuito não deve ser rastreada de volta para a área da linha do sinal de entrada. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. No painel duplo, se necessário, o fio terra de isolamento pode ser adicionado em ambos os lados da linha de sinal de alta velocidade. Todas as linhas de clock de alta velocidade na placa multicamadas devem ser blindadas de acordo com o comprimento das linhas de clock.

Os princípios gerais para fiação são:

1. Na medida do possível, para escolher o projeto de fiação de baixa densidade e fiação de sinal, tanto quanto possível espessura consistente, propício para correspondência de impedância. Para o circuito rf, o design desarrazoado da direção, largura e espaçamento da linha de sinal pode causar interferência cruzada entre as linhas de transmissão de sinal.

2. Tanto quanto possível, para evitar fios de entrada e saída adjacentes e fiação paralela de longa distância. Para reduzir a diafonia de linhas de sinal paralelas, o espaçamento entre as linhas de sinal pode ser aumentado ou correias de isolamento podem ser inseridas entre as linhas de sinal.

3. A largura da linha no PCB deve ser uniforme e nenhuma mutação na largura da linha deve ocorrer. A curva da fiação do PCB não deve usar canto de 90 graus, deve usar arco ou ângulo de 135 graus, tanto quanto possível para manter a continuidade da impedância da linha.

4. Minimize the area of the current loop. The external radiation intensity of current-carrying circuit is proportional to the current passing through, the loop area and the square of signal frequency. Reducing the current loop area can reduce the ELECTROMAGNETIC interference of PCB.

5. Na medida do possível, para reduzir o comprimento do fio, aumentar a largura do fio, é propício para reduzir a impedância do fio.

6. Para sinais de controle de chave, o número de fiação de SIGNAL PCB que muda o estado ao mesmo tempo deve ser reduzido o máximo possível.