Odată cu creșterea vitezei de comutare a ieșirii circuitului integrat și Placă 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. Viteza mare a semnalului pe un PCB, amplasarea incorectă a componentelor terminale sau cablarea incorectă a semnalelor de mare viteză pot cauza probleme de integritate a semnalului, ceea ce poate face ca sistemul să scoată date incorecte, circuitul să funcționeze incorect sau să nu funcționeze deloc. How to take signal integrity into full consideration and take effective control measures in PCB design has become a hot topic in PCB design industry.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. În schimb, atunci când semnalul nu răspunde corect, există o problemă de integritate a semnalului. Problemele de integritate a semnalului pot duce la sau pot duce direct la distorsiuni ale semnalului, erori de sincronizare, date incorecte, adrese și linii de control și funcționare greșită a sistemului sau chiar blocarea sistemului. În procesul practicii de proiectare PCB, oamenii au acumulat o mulțime de reguli de proiectare PCB. În proiectarea PCB, integritatea semnalului PCB poate fi atinsă mai bine prin referire cu atenție la aceste reguli de proiectare.

When designing PCB, we should first understand the design information of the whole circuit board, which mainly includes:

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. Tipul liniei de semnal, viteza și direcția de transmisie, cerințele de control al impedanței liniei de semnal, direcția vitezei magistralei și situația de conducere, semnale cheie și măsuri de protecție;

4. Tipul de alimentare, tipul de masă, cerințele de toleranță la zgomot pentru alimentare și masă, setarea și segmentarea sursei de alimentare și a planului de masă;

5. Tipuri și rate de linii de ceas, sursa și direcția liniilor de ceas, cerințele de întârziere a ceasului, cerințele pentru cea mai lungă linie.

Design stratificat cu PCB

După înțelegerea informațiilor de bază ale plăcii de circuite, este necesar să se cântărească cerințele de proiectare ale costului plăcii de circuite și ale integrității semnalului și să se aleagă un număr rezonabil de straturi de cablare. 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. Planul de referință trebuie să fie, de preferință, planul de masă. Both power supply and ground plane can be used as reference plane, and both have certain shielding function. Cu toate acestea, efectul de ecranare al planului de alimentare cu energie este mult mai mic decât cel al planului de masă din cauza impedanței sale caracteristice mai mari și a diferenței de potențial mai mari între planul de alimentare și nivelul de referință al solului.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Acolo unde costurile de proiectare permit, cel mai bine este să aranjați circuitele digitale și analogice pe straturi separate. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Puterea analogică și cea digitală și solul trebuie separate, niciodată amestecate.

3. Dirijarea semnalului cheie a straturilor adiacente nu traversează zona de segmentare. Semnalele vor forma o buclă mare de semnal în regiune și vor genera radiații puternice. 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. Ar trebui să existe un plan de sol relativ complet sub suprafața componentei. Integritatea planului de masă trebuie menținută pe cât posibil pentru placa multistrat. În mod normal, nu li se permite să ruleze linii de semnal în planul de sol.

5, frecvența înaltă, viteza mare, ceasul și alte linii de semnal cheie ar trebui să aibă un plan de sol adiacent. 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

Proiectare aspect PCB

Cheia proiectării integrității semnalului a plăcii tipărite este aspectul și cablarea, care este direct legată de performanța PCB. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Dacă PCB-ul este prea mare și distribuit, linia de transmisie poate fi foarte lungă, ceea ce duce la creșterea impedanței, reducerea rezistenței la zgomot și creșterea costurilor. If the components are placed together, heat dissipation is poor, and coupling crosstalk may occur in adjacent wiring. Prin urmare, aspectul trebuie să se bazeze pe unitățile funcționale ale circuitului, luând în considerare compatibilitatea electromagnetică, disiparea căldurii și factorii de interfață.

Când instalați un PCB cu semnale digitale și analogice mixte, nu amestecați semnale digitale și analogice. Dacă semnalele analogice și digitale trebuie amestecate, asigurați-vă că aliniați vertical pentru a reduce efectul de cuplare încrucișată. Circuitul digital, circuitul analogic și circuitul generator de zgomot de pe placa de circuite trebuie separate, iar circuitul sensibil trebuie direcționat mai întâi, iar calea de cuplare dintre circuite ar trebui eliminată. În special, luați în considerare liniile de ceas, resetare și întrerupere, nu puneți în paralel aceste linii cu liniile de comutare cu curent ridicat, altfel ușor deteriorate de semnalele de cuplare electromagnetică, provocând resetare sau întrerupere neașteptată. The overall layout should follow the following principles:

1. Dispunerea partiției funcționale, circuitul analogic și circuitul digital pe PCB ar trebui să aibă un aspect spațial diferit.

2. În conformitate cu procesul de semnal de circuit pentru a aranja unitățile de circuit funcțional, astfel încât fluxul de semnal să mențină aceeași direcție.

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

Proiectarea cablajului PCB

Toate liniile de semnal trebuie clasificate înainte de cablarea PCB. First of all, clock line, sensitive signal line, and then high-speed signal line, in order to ensure that this kind of signal through the hole is enough, distribution parameters of good characteristics, and then general unimportant signal line.

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. Cablurile de semnal de pe diferite straturi ar trebui direcționate vertical între ele pentru a reduce diafragma. Aranjamentul liniilor de semnal este cel mai bine aranjat în funcție de direcția de curgere a semnalului. Linia de semnal de ieșire a unui circuit nu ar trebui să fie retrasă înapoi în zona liniei de semnal de intrare. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. Pe panoul dublu, dacă este necesar, firul de masă de izolare poate fi adăugat pe ambele părți ale liniei de semnal de mare viteză. Toate liniile de ceas de mare viteză de pe placa multistrat ar trebui să fie ecranate în funcție de lungimea liniilor de ceas.

Principiile generale pentru cablare sunt:

1. Pe cât posibil să alegeți designul cablajului de densitate scăzută și cablarea semnalului, pe cât posibil, grosimea consistentă, care să conducă la potrivirea impedanței. Pentru circuitul RF, designul nerezonabil al direcției liniei de semnal, lățimii și distanța dintre linii poate provoca interferențe încrucișate între liniile de transmisie a semnalului.

2. Pe cât posibil pentru a evita firele de intrare și ieșire adiacente și cablurile paralele pe distanțe lungi. Pentru a reduce diafonia liniilor de semnal paralele, distanța dintre liniile de semnal poate fi mărită sau pot fi introduse curele de izolare între liniile de semnal.

3. Lățimea liniei pe PCB trebuie să fie uniformă și nu trebuie să apară nicio mutație a lățimii liniei. Cotul cablajului PCB nu trebuie să folosească colțul de 90 de grade, ar trebui să folosească arc sau unghi de 135 de grade, pe cât posibil pentru a menține continuitatea impedanței liniei.

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. Pe cât posibil, pentru a reduce lungimea firului, crește lățimea firului, este propice pentru reducerea impedanței firului.

6. Pentru semnalele de comandă ale comutatorului, numărul de cabluri SIGNAL PCB care schimbă starea în același timp ar trebui redus pe cât posibil.