Cum se poate evita efectul liniei de transmisie în PCB de mare viteză proiecta

1. Metode de suprimare a interferențelor electromagnetice

O soluție bună la problema integrității semnalului va îmbunătăți compatibilitatea electromagnetică (CEM) a plăcii PCB. One of the most important is to ensure that the PCB board has good grounding. Un strat de semnal cu un strat de sol este o metodă foarte eficientă pentru proiectarea complexă. În plus, minimizarea densității semnalului stratului exterior al plăcii de circuite este, de asemenea, o modalitate bună de a reduce radiația electromagnetică. Această metodă poate fi realizată utilizând tehnologia „suprafeței” tehnologiei „construirea” proiectării PCB-ului. Stratul de suprafață se realizează prin adăugarea unei combinații de straturi subțiri de izolație și micropori folosiți pentru a pătrunde aceste straturi pe un PCB de proces general. Rezistența și capacitatea pot fi îngropate sub suprafață, iar densitatea liniară pe unitate de suprafață este aproape dublată, reducând astfel volumul PCB-ului. Reducerea suprafeței PCB are un impact imens asupra topologiei de rutare, ceea ce înseamnă că bucla de curent este redusă, lungimea rutei de ramificare este redusă, iar radiația electromagnetică este aproximativ proporțională cu aria buclei de curent; 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. Cipurile de circuite integrate rapide cu frecvență mare de ceas utilizate în mod obișnuit astăzi sunt și mai problematice. Există câteva principii de bază pentru a rezolva această problemă: dacă pentru proiectare sunt utilizate circuite CMOS sau TTL, frecvența de funcționare este mai mică de 10MHz, iar lungimea cablului nu trebuie să fie mai mare de 7 inci. 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. Lungimea maximă a cablajului pentru jetoanele GaAs ar trebui să fie de 0.3 inci. Dacă acest lucru este depășit, există o problemă cu linia de transmisie.

3. Planificați corect topologia cablării

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Topologia cablării se referă la secvența de cablare și structura unui cablu de rețea. When high-speed logic devices are used, the signal with rapidly changing edges will be distorted by the branches of the signal trunk unless the branch length is kept very short. În general, rutare PCB adoptă două topologii de bază, și anume rutare Daisy Chain și distribuție Star.

For daisy-chain wiring, wiring starts at the driver end and reaches each receiving end in turn. If a series resistor is used to change the signal characteristics, the position of the series resistor should be close to the driving end. Daisy chain cabling is the best in controlling the high harmonic interference of cabling. However, this kind of wiring has the lowest transmission rate and is not easy to pass 100%. În proiectarea reală, dorim să facem lungimea ramurii în cablajul lanțului Daisy cât mai scurtă posibil, iar valoarea lungimii sigure să fie: Stub Delay < = Trt * 0.1.

De exemplu, capetele de ramificare în circuite TTL de mare viteză trebuie să aibă o lungime mai mică de 1.5 inci. Această topologie ocupă mai puțin spațiu de cablare și poate fi terminată printr-o singură rezistență potrivită. Cu toate acestea, această structură de cablare face ca recepția semnalului la un receptor de semnal diferit să nu fie sincronă.

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. Using automatic cabler is the best way to complete star cabling. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. This can be done manually or through CAD tools to calculate the characteristic impedance values and terminal matching resistance values.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Prima opțiune este terminalul RC Match. Terminalele de potrivire RC pot reduce consumul de energie, dar pot fi utilizate numai atunci când funcționarea semnalului este relativ stabilă. Această metodă este cea mai potrivită pentru procesarea potrivirii semnalului de linie de ceas. The disadvantage is that the capacitance in the RC matching terminal may affect the shape and propagation speed of the signal.

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. Terminalul de potrivire a rezistențelor de serie are, de asemenea, avantajul de a reduce numărul de dispozitive utilizate pe placă și densitatea conexiunilor.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Avantajul său este că nu va trage în jos semnalul și poate fi foarte bun pentru a evita zgomotul. De obicei utilizat pentru semnalele de intrare TTL (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.

În modul de montare verticală, rezistența are un știft de montare scurt, care reduce rezistența termică dintre rezistență și placa de circuit și face ca rezistența să fie mai ușor emisă în aer. But a longer vertical installation will increase the inductance of the resistor. 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. Alte tehnologii aplicabile

Pentru a reduce depășirea tensiunii tranzitorii la sursa de alimentare IC, condensatorul de decuplare ar trebui adăugat la cipul IC. Aceasta elimină în mod eficient impactul bavurilor asupra sursei de alimentare și reduce radiația din bucla de alimentare de pe placa imprimată.

Efectul de netezire a bavurilor este cel mai bun atunci când condensatorul de decuplare este conectat direct la piciorul de alimentare al circuitului integrat, mai degrabă decât la stratul de alimentare. Acesta este motivul pentru care unele dispozitive au condensatori de decuplare în prize, în timp ce altele necesită o distanță suficient de mică între condensatorul de decuplare și dispozitiv.

Orice dispozitive de mare viteză și consum ridicat de energie ar trebui să fie așezate împreună cât mai mult posibil pentru a reduce depășirea tranzitorie a tensiunii de alimentare.

Without a power layer, long power lines form a loop between the signal and the loop, serving as a source of radiation and an inductive circuit.

Cablarea care formează o buclă care nu trece prin același cablu de rețea sau alte cabluri se numește buclă deschisă. If the loop passes through the same network cable, other routes form a closed loop. In both cases, the antenna effect (line antenna and ring antenna) can occur.