С увеличением скорости переключения выхода интегральной схемы и Печатной платы 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. Высокая скорость сигнала на печатной плате, неправильное размещение концевых компонентов или неправильная разводка высокоскоростных сигналов могут вызвать проблемы с целостностью сигнала, что может привести к тому, что система будет выводить неверные данные, схема будет работать неправильно или вообще не работать. 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. И наоборот, когда сигнал не отвечает должным образом, возникает проблема целостности сигнала. Проблемы целостности сигнала могут привести или напрямую привести к искажению сигнала, ошибкам синхронизации, неверным данным, адресным и контрольным линиям, неправильной работе системы или даже сбою системы. В процессе проектирования печатных плат люди накопили множество правил проектирования печатных плат. При проектировании печатной платы целостность сигнала на печатной плате может быть лучше достигнута путем тщательного соблюдения этих правил проектирования.

При разработке печатной платы мы должны сначала понять информацию о конструкции всей печатной платы, которая в основном включает:

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. Тип сигнальной линии, скорость и направление передачи, требования к контролю сопротивления сигнальной линии, направление скорости автобуса и дорожная ситуация, ключевые сигналы и меры защиты;

4. Тип источника питания, тип заземления, требования к помехоустойчивости источника питания и заземления, настройка и сегментация источника питания и заземляющего слоя;

5. Типы и скорости тактовых линий, источник и направление тактовых линий, требования к задержке тактовых импульсов, требования к самой длинной линии.

Многослойный дизайн печатной платы

После понимания основной информации о печатной плате необходимо взвесить требования к конструкции, включая стоимость печатной платы и целостность сигнала, и выбрать разумное количество слоев проводки. 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. Плоскость отсчета предпочтительно должна быть заземленной. Both power supply and ground plane can be used as reference plane, and both have certain shielding function. Однако экранирующий эффект плоскости источника питания намного ниже, чем эффект заземления, из-за ее более высокого характеристического сопротивления и большей разности потенциалов между плоскостью источника питания и опорным уровнем земли.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Если позволяют затраты на проектирование, лучше всего расположить цифровые и аналоговые схемы на отдельных уровнях. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Аналоговое и цифровое питание и земля должны быть разделены, никогда не смешивать.

3. Маршрутизация ключевого сигнала соседних слоев не пересекает область сегментации. Сигналы образуют большой сигнальный контур по всему региону и генерируют сильное излучение. 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. Под поверхностью компонента должна быть относительно полная земляная поверхность. Для многослойной пластины по возможности должна сохраняться целостность заземляющего слоя. Сигнальные линии обычно не проходят по заземляющему слою.

5, высокочастотные, высокоскоростные, тактовые и другие ключевые сигнальные линии должны иметь смежную заземляющую плоскость. 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

Дизайн макета печатной платы

Ключом к проектированию целостности сигнала печатной платы является компоновка и разводка, которые напрямую связаны с характеристиками печатной платы. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Если печатная плата слишком велика и распределена, линия передачи может быть очень длинной, что приведет к увеличению импеданса, снижению шумового сопротивления и увеличению стоимости. If the components are placed together, heat dissipation is poor, and coupling crosstalk may occur in adjacent wiring. Следовательно, компоновка должна основываться на функциональных блоках схемы с учетом электромагнитной совместимости, рассеивания тепла и факторов сопряжения.

При компоновке печатной платы со смешанными цифровыми и аналоговыми сигналами не смешивайте цифровые и аналоговые сигналы. Если аналоговые и цифровые сигналы необходимо смешивать, обязательно выровняйте их вертикально, чтобы уменьшить эффект перекрестной связи. Цифровая схема, аналоговая схема и схема генерации шума на печатной плате должны быть разделены, а чувствительная схема должна быть проложена первой, а путь связи между схемами должен быть устранен. В частности, обратите внимание на линии синхронизации, сброса и прерывания, не параллельны этим линиям с линиями сильноточного переключателя, в противном случае они могут быть легко повреждены сигналами электромагнитной связи, вызывая неожиданный сброс или прерывание. The overall layout should follow the following principles:

1. Схема функциональных разделов, аналоговая и цифровая схемы на печатной плате должны иметь разное пространственное расположение.

2. В соответствии со схемой процесса сигнала, чтобы расположить функциональные блоки схемы, так что поток сигнала для поддержания того же направления.

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

Конструкция проводки печатной платы

Все сигнальные линии должны быть классифицированы перед подключением печатной платы. 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. Сигнальные кабели на разных слоях должны быть проложены вертикально друг к другу, чтобы уменьшить перекрестные помехи. Расположение сигнальных линий лучше всего согласовывать с направлением потока сигнала. Линия выходного сигнала схемы не должна возвращаться обратно в область линии входного сигнала. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. На двойной панели при необходимости можно добавить изоляционный заземляющий провод с обеих сторон высокоскоростной сигнальной линии. Все высокоскоростные линии синхронизации на многослойной плате должны быть экранированы в соответствии с длиной линий синхронизации.

Общие принципы подключения:

1. Насколько это возможно, выбирать конструкцию разводки с низкой плотностью и по возможности согласованную толщину сигнальной проводки, способствующую согласованию импеданса. Для радиочастотной схемы необоснованная конструкция направления, ширины и межстрочного интервала сигнальной линии может вызвать перекрестные помехи между линиями передачи сигналов.

2. По возможности избегать соседних входных и выходных проводов и параллельной проводки на большие расстояния. Чтобы уменьшить перекрестные помехи между параллельными сигнальными линиями, расстояние между сигнальными линиями может быть увеличено или между сигнальными линиями могут быть вставлены изолирующие ленты.

3. Ширина линии на печатной плате должна быть одинаковой, и изменение ширины линии не должно происходить. Для изгиба проводки печатной платы не следует использовать угол 90 градусов, следует использовать дугу или угол 135 градусов, насколько это возможно для сохранения целостности полного сопротивления линии.

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. Насколько возможно уменьшить длину провода, увеличить ширину провода, что способствует снижению импеданса провода.

6. Для сигналов управления переключателем количество проводов СИГНАЛЬНОЙ ПЛАТЫ, которые одновременно изменяют состояние, должно быть уменьшено, насколько это возможно.