So zvýšením rýchlosti spínania výstupu integrovaného obvodu a Doska s plošnými spojmi 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. Vysoká rýchlosť signálu na doske plošných spojov, nesprávne umiestnenie koncových komponentov alebo nesprávne zapojenie vysokorýchlostných signálov môže spôsobiť problémy s integritou signálu, ktoré môžu spôsobiť, že systém bude odosielať nesprávne údaje, obvod bude pracovať nesprávne alebo vôbec nebude fungovať. Ako plne zohľadniť integritu signálu a prijať účinné kontrolné opatrenia pri návrhu DPS sa stalo horúcou témou v priemysle navrhovania DPS.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Naopak, keď signál nereaguje správne, dochádza k problému s integritou signálu. Problémy s integritou signálu môžu viesť k skresleniu signálu, chybám načasovania, nesprávnym údajom, adresným a riadiacim linkám alebo k nesprávnemu fungovaniu systému alebo dokonca k zlyhaniu systému. V procese navrhovania DPS ľudia nazhromaždili veľa pravidiel návrhu DPS. Pri návrhu DPS môže byť integrita signálu DPS lepšie dosiahnutá starostlivým odkazom na tieto pravidlá návrhu.

Pri navrhovaní PCB by sme mali najprv pochopiť konštrukčné informácie celej dosky plošných spojov, ktorá zahŕňa najmä:

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. Typ signálneho vedenia, rýchlosť a smer prenosu, požiadavky na riadenie impedancie signálneho vedenia, smer rýchlosti zbernice a jazdná situácia, kľúčové signály a ochranné opatrenia;

4. Typ zdroja napájania, typ uzemnenia, požiadavky na toleranciu hluku pre napájanie a uzemnenie, nastavenie a segmentácia napájania a uzemňovacej roviny;

5. Typy a rýchlosti hodinových liniek, zdroj a smer hodinových liniek, požiadavky na oneskorenie hodín, požiadavky na najdlhší riadok.

Vrstvený dizajn PCB

Po pochopení základných informácií o doske s plošnými spojmi je potrebné odvážiť konštrukčné požiadavky na náklady na dosku s plošnými spojmi a integritu signálu a zvoliť primeraný počet vrstiev zapojenia. 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. Referenčnou rovinou je prednostne základná rovina. Napájací zdroj aj uzemňovacia rovina môžu byť použité ako referenčná rovina a obe majú určitú funkciu tienenia. Účinok tienenia napájacej roviny je však oveľa nižší ako efekt uzemňovacej roviny kvôli jej vyššej charakteristickej impedancii a väčšiemu rozdielu potenciálov medzi napájacou rovinou a referenčnou úrovňou zeme.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Ak to náklady na dizajn dovoľujú, je najlepšie usporiadať digitálne a analógové obvody na samostatných vrstvách. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Analógové a digitálne napájanie a uzemnenie musia byť oddelené, nikdy nie zmiešané.

3. Smerovanie kľúčového signálu susedných vrstiev neprekračuje oblasť segmentácie. Signály vytvoria v celej oblasti veľkú signálnu slučku a budú generovať silné žiarenie. 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. Pod povrchom komponentu by mala byť relatívne úplná základná rovina. Pre viacvrstvovú platňu sa musí čo najviac zachovať celistvosť základnej roviny. V pozemnej rovine spravidla nevedú žiadne signálne vedenia.

5, vysokofrekvenčné, vysokorýchlostné, hodinové a ďalšie kľúčové signálne vedenia by mali mať priľahlú základnú rovinu. 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

PCB layout design

Kľúčom návrhu integrity signálu na tlačenej doske je rozloženie a zapojenie, ktoré priamo súvisí s výkonom dosky plošných spojov. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Ak je doska plošných spojov príliš veľká a distribuovaná, prenosová linka môže byť veľmi dlhá, čo má za následok zvýšenú impedanciu, zníženú odolnosť proti hluku a zvýšené náklady. Ak sú komponenty umiestnené dohromady, odvod tepla je zlý a v susedných rozvodoch môže dôjsť k presluchu spojky. Preto musí byť usporiadanie založené na funkčných jednotkách obvodu, pričom sa musí brať do úvahy elektromagnetická kompatibilita, rozptyl tepla a faktory rozhrania.

Pri usporiadaní dosky plošných spojov so zmiešanými digitálnymi a analógovými signálmi nemiešajte digitálne a analógové signály. Ak je potrebné zmiešať analógový a digitálny signál, dbajte na to, aby ste riadkovali zvisle, aby sa znížil účinok krížovej väzby. Digitálny obvod, analógový obvod a obvod generujúci šum na doske plošných spojov by mali byť oddelené a citlivý obvod by mal byť vedený ako prvý a spojovacia cesta medzi obvodmi by mala byť eliminovaná. Zvážte predovšetkým hodiny, resetovacie a prerušovacie vedenia, nerovnajte tieto vedenia s vedeniami vysokého prúdu, inak sa môžu ľahko poškodiť signálmi elektromagnetickej spojky, čo spôsobí neočakávaný reset alebo prerušenie. The overall layout should follow the following principles:

1. Rozloženie funkčných oddielov, analógový obvod a digitálny obvod na doske plošných spojov by malo mať rôzne priestorové rozloženie.

2. Podľa obvodu proces signálu usporiadať funkčné obvodové jednotky tak, aby tok signálu udržiaval rovnaký smer.

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. Ľahko narušené komponenty by nemali byť príliš blízko seba, vstupné a výstupné komponenty by mali byť ďaleko.

How to design the signal of integrity PCB

Návrh zapojenia DPS

Všetky signálne vedenia by mali byť klasifikované pred zapojením 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. Signálne káble v rôznych vrstvách by mali byť k sebe vedené zvisle, aby sa obmedzil presluch. Usporiadanie signálnych vedení je najlepšie usporiadané podľa smeru toku signálu. Linka výstupného signálu obvodu by sa nemala spätne vracať späť do oblasti vedenia vstupného signálu. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. Na dvojitom paneli je možné v prípade potreby pridať izolačný uzemňovací vodič na oboch stranách vysokorýchlostného signálneho vedenia. Všetky vysokorýchlostné hodinové riadky na viacvrstvovej doske by mali byť tienené podľa dĺžky hodinových riadkov.

Všeobecné zásady zapojenia sú:

1. Pokiaľ je to možné, zvoľte návrh elektroinštalácie s nízkou hustotou a signálne vedenie pokiaľ možno v súlade s hrúbkou, čo vedie k prispôsobeniu impedancie. V prípade RF obvodu môže neprimeraná konštrukcia smeru, šírky a rozstupu signálnych vedení spôsobiť krížové rušenie medzi prenosovými linkami signálu.

2. Pokiaľ je to možné, vyhnite sa susedným vstupným a výstupným vodičom a diaľkovým paralelným káblom. Na zníženie presluchov paralelných signálových vedení je možné zväčšiť rozostupy medzi signálnymi vedeniami, alebo je možné medzi signálne vedenia vložiť izolačné pásy.

3. Šírka čiary na DPS musí byť jednotná a nesmie sa vyskytnúť žiadna mutácia šírky čiary. Ohyb vedenia PCB by nemal používať roh 90 stupňov, mal by používať oblúk alebo uhol 135 stupňov, pokiaľ je to možné, aby sa zachovala kontinuita impedancie linky.

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. Pokiaľ je to možné, znížte dĺžku drôtu, zväčšte šírku drôtu, je prospešné pre zníženie impedancie drôtu.

6. Pokiaľ ide o riadiace signály spínačov, počet vodičov dosky SIGNAL PCB, ktoré súčasne menia stav, by sa mal čo najviac znížiť.