Kako se izogniti učinku daljnovoda v hitra PCB oblikovanje

1. Metode za zatiranje elektromagnetnih motenj

Dobra rešitev problema celovitosti signala bo izboljšala elektromagnetno združljivost (EMC) plošče PCB. Eden najpomembnejših je zagotoviti dobro ozemljitev tiskane plošče. Signalna plast z ozemljitvijo je zelo učinkovita metoda za kompleksno načrtovanje. Poleg tega je zmanjšanje gostote signala najbolj zunanje plasti vezja tudi dober način za zmanjšanje elektromagnetnega sevanja. To metodo je mogoče doseči z uporabo “površinske” tehnologije “oblikovanja” PCB zasnove. Površinsko plast dosežemo z dodajanjem kombinacije tankih izolacijskih plasti in mikropor, ki se uporabljajo za prodiranje v te plasti na splošno-procesnem tiskanem vezju. Odpornost in kapacitivnost se lahko zakopljeta pod površino, linearna gostota na enoto površine pa se skoraj podvoji, s čimer se zmanjša prostornina tiskanega vezja. Zmanjšanje območja PCB ima velik vpliv na topologijo usmerjanja, kar pomeni, da se zmanjša trenutna zanka, zmanjša dolžina usmerjanja vej, elektromagnetno sevanje pa je približno sorazmerno s površino tokovne zanke; 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. Hitro integrirano vezje z visoko hitrostjo takta, ki se danes pogosto uporablja, je še bolj problematično. Obstaja nekaj osnovnih načel za rešitev tega problema: če se za načrtovanje uporabljajo vezja CMOS ali TTL, je delovna frekvenca manjša od 10 MHz, dolžina ožičenja pa ne sme biti večja od 7 palcev. 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. Največja dolžina ožičenja za čipe GaAs mora biti 0.3 palca. Če je to preseženo, je prišlo do težave z daljnovodom.

3. Pravilno načrtujte topologijo kablov

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. Topologija kablov se nanaša na zaporedje kablov in strukturo omrežnega kabla. Pri uporabi hitrih logičnih naprav bo signal s hitro spreminjajočimi se robovi popačil veje signalnega debla, razen če je dolžina veje zelo kratka. Na splošno usmerjanje PCB sprejema dve osnovni topologiji, in sicer usmerjanje Daisy Chain in distribucijo Star.

Za ožičenje verižice marjetice se ožičenje začne na voznikovem koncu in doseže vsak sprejemni konec. Če se za spreminjanje značilnosti signala uporablja serijski upor, mora biti položaj serijskega upora blizu konca vožnje. Daisy verižni kabli so najboljši pri nadzoru visokih harmoničnih motenj kablov. Vendar ima tovrstno ožičenje najnižjo hitrost prenosa in ga ni mogoče 100%prenesti. Pri dejanski zasnovi želimo, da je dolžina veje v ožičenju verige Daisy čim krajša, vrednost varne dolžine pa naj bo: Zakasnitev škrbine < = Trt * 0.1.

Na primer, konci vej v hitrih TTL vezjih morajo biti dolgi manj kot 1.5 palca. Ta topologija zavzame manj prostora za ožičenje in se lahko konča z enim samim uporom upora. Vendar zaradi te ožičene strukture sprejem signala na različnih sprejemnikih signalov ni sinhronski.

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. Uporaba avtomatskega kabla je najboljši način za dokončanje zvezdastih kablov. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. To lahko storite ročno ali s pomočjo CAD orodij za izračun značilnih vrednosti impedance in vrednosti ujemanja sponk.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. Prva možnost je terminal za ujemanje RC. RC ujemajoči se priključki lahko zmanjšajo porabo energije, vendar jih je mogoče uporabiti le, če je delovanje signala relativno stabilno. Ta metoda je najbolj primerna za obdelavo ujemanja signala časovne linije. Pomanjkljivost je, da lahko kapacitivnost v ustreznem priključku RC vpliva na obliko in hitrost širjenja signala.

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. Ustrezni terminal z upori ima tudi to prednost, da zmanjša število uporabljenih naprav na plošči in gostoto povezav.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. Njegova prednost je, da ne bo potegnil signala in je lahko zelo dobro, da se izogne ​​hrupu. Običajno se uporablja za vhodne signale 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.

V navpičnem načinu montaže ima upor kratek pritrdilni zatič, ki zmanjšuje toplotno upornost med uporom in vezjem ter olajša odpornost toplote v zrak. Toda daljša navpična namestitev bo povečala induktivnost upora. 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. Druge veljavne tehnologije

Da bi zmanjšali prekoračitev prehodne napetosti na napajanju IC, je treba čipu IC dodati ločilni kondenzator. To učinkovito odstrani udarce brusov na napajalnik in zmanjša sevanje iz napajalne zanke na tiskani plošči.

Učinek glajenja burra je najboljši, če je ločilni kondenzator priključen neposredno na napajalno nogo integriranega vezja in ne na plast napajanja. Zato imajo nekatere naprave v vtičnicah ločene kondenzatorje, druge pa zahtevajo, da je razdalja med ločevalnim kondenzatorjem in napravo dovolj majhna.

Vse naprave z visoko hitrostjo in visoko porabo energije je treba čim bolj združiti, da se zmanjša prehodno prekoračitev napajalne napetosti.

Brez napajalnega sloja dolgi daljnovodi tvorijo zanko med signalom in zanko, ki služi kot vir sevanja in induktivno vezje.

Kabli, ki tvorijo zanko, ki ne poteka skozi isti omrežni kabel ali druge kable, se imenujejo odprta zanka. Če zanka poteka po istem omrežnem kablu, druge poti tvorijo zaprto zanko. V obeh primerih lahko pride do učinka antene (linijska in obročna antena).