S povečanjem hitrosti preklopa izhoda integriranega vezja in PCB plošča 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. Visoka hitrost signala na PCB-ju, napačna namestitev končnih komponent ali nepravilno ožičenje hitrih signalov lahko povzročijo težave z integriteto signala, kar lahko povzroči, da sistem odda napačne podatke, vezje ne deluje pravilno ali sploh ne deluje. Kako v celoti upoštevati celovitost signala in sprejeti učinkovite nadzorne ukrepe pri načrtovanju PCB, je postalo vroča tema v industriji oblikovanja PCB.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Nasprotno, ko se signal ne odziva pravilno, pride do težave z integriteto signala. Težave s celovitostjo signala lahko povzročijo ali neposredno vodijo do popačenja signala, časovnih napak, napačnih podatkov, naslova in krmilnih linij ter napačnega delovanja sistema ali celo zrušitve sistema. V procesu oblikovanja PCB -jev so ljudje nabrali veliko pravil za oblikovanje PCB -jev. Pri načrtovanju PCB je mogoče celovitost signala PCB bolje doseči s skrbnim sklicevanjem na ta pravila načrtovanja.

Pri načrtovanju tiskanih vezij bi morali najprej razumeti podatke o načrtovanju celotnega vezja, ki vključujejo predvsem:

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. Vrsta signalne linije, hitrost in smer prenosa, zahteve za nadzor impedance signalne linije, smer hitrosti vodila in razmere pri vožnji, ključni signali in zaščitni ukrepi;

4. Vrsta napajanja, vrsta tal, zahteve glede tolerance hrupa za napajanje in ozemljitev, nastavitev in segmentacija napajanja in ozemljitvene ravnine;

5. Vrste in hitrosti taktnih linij, vir in smer taktnih linij, zahteve za zakasnitev ure, zahteve za najdaljšo linijo.

PCB plastna oblika

Po razumevanju osnovnih informacij o vezju je treba pretehtati konstrukcijske zahteve glede stroškov vezja in celovitosti signala ter izbrati razumno število plasti ožičenja. 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. Referenčna ravnina je po možnosti ozemljitvena ravnina. Tako napajalnik kot ozemljitvena plošča se lahko uporabljata kot referenčna ravnina, oba pa imata določeno zaščitno funkcijo. Vendar je zaščitni učinek ravnine napajanja veliko nižji od učinka ozemljitvene ravnine zaradi njene višje karakteristične impedance in večje razlike potencialov med ravnino napajanja in referenčno gladino tal.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Kjer stroški načrtovanja dovoljujejo, je najbolje, da digitalna in analogna vezja razporedite na ločene plasti. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Analogno in digitalno napajanje in ozemljitev morata biti ločeni, nikoli mešani.

3. Usmerjanje ključnih signalov sosednjih plasti ne prečka območja segmentacije. Signali bodo tvorili veliko signalno zanko v regiji in ustvarili močno sevanje. 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 površino komponente mora biti relativno popolna ozemljitvena plošča. Celovitost ozemljitvene ravnine je treba za večplastno ploščo čim bolj ohraniti. Običajno v ozemljitveni ravnini ni dovoljeno voditi nobenih signalnih vodov.

5, visokofrekvenčne, visoke hitrosti, ura in druge ključne signalne linije morajo imeti sosednjo ravnino tal. 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

Ključ pri oblikovanju integritete signala tiskane plošče je postavitev in ožičenje, ki je neposredno povezano z zmogljivostjo tiskanega vezja. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Če je tiskano vezje preveliko in porazdeljeno, je lahko daljnovod zelo dolg, kar ima za posledico povečano impedanco, zmanjšano odpornost na hrup in višje stroške. Če so komponente nameščene skupaj, je odvajanje toplote slabo in v sosednjih napeljavah lahko pride do preslušavanja sklopke. Zato mora postavitev temeljiti na funkcionalnih enotah vezja, pri čemer je treba upoštevati elektromagnetno združljivost, odvajanje toplote in faktorje vmesnika.

Pri polaganju tiskanega vezja z mešanimi digitalnimi in analognimi signali ne mešajte digitalnih in analognih signalov. Če je treba analogne in digitalne signale mešati, se prepričajte, da so postavljeni navpično, da zmanjšate učinek navzkrižnega povezovanja. Digitalno vezje, analogno vezje in vezje za ustvarjanje hrupa na tiskanem vezju je treba ločiti, občutljivo vezje pa najprej speljati in odpraviti spenjalno pot med vezji. Upoštevajte zlasti uro, ponastavite in prekinite črte, ne vzporedite jih z visokotokovnimi stikalnimi vodi, ki jih sicer lahko zlahka poškodujejo signali elektromagnetne sklopke, kar povzroči nepričakovano ponastavitev ali prekinitev. The overall layout should follow the following principles:

1. Funkcionalna postavitev particije, analogno vezje in digitalno vezje na tiskani vezji morajo imeti različno prostorsko postavitev.

2. V skladu s procesom signala vezja urediti funkcionalne enote vezja, tako da se signalni tok ohrani v isti smeri.

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. Komponente, ki jih je mogoče zlahka motiti, ne smejo biti preblizu drug drugemu, vhodne in izhodne komponente naj bodo daleč.

How to design the signal of integrity PCB

Zasnova ožičenja PCB

Pred ožičenjem tiskanega vezja je treba razvrstiti vse signalne vodi. 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. Signalni kabli na različnih plasteh morajo biti napeti navpično drug proti drugemu, da se zmanjša preslušanje. Razporeditev signalnih vodov je najbolje razporejena glede na smer pretoka signala. Izhodna signalna linija vezja se ne sme vrniti nazaj v območje vhodne signalne linije. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. Na dvojno ploščo se lahko po potrebi doda izolacijska ozemljitvena žica na obeh straneh signalne linije za visoke hitrosti. Vse hitre ure ure na večplastni plošči morajo biti zaščitene glede na dolžino taktnih linij.

Splošna načela za ožičenje so:

1. Kolikor je mogoče izbrati obliko ožičenja z nizko gostoto in signalno napeljavo, kolikor je to mogoče, skladno z debelino, kar prispeva k ujemanju impedance. Za RF vezje lahko nerazumna zasnova smeri signalne linije, širine in razmika med linijami povzroči navzkrižno interferenco med signalnimi prenosnimi vodovi.

2. Kolikor je mogoče, se izognite sosednjim vhodnim in izhodnim žicam ter vzporednim napeljavam na dolge razdalje. Za zmanjšanje preslušavanja vzporednih signalnih vodov se lahko poveča razmik med signalnimi linijami ali pa se med signalne linije vstavijo izolacijski pasovi.

3. Širina črte na PCB mora biti enotna in ne sme prihajati do mutacij širine črte. Upogib ožičenja PCB ne sme uporabljati vogala 90 stopinj, uporabiti mora lok ali kot 135 stopinj, kolikor je mogoče, da se ohrani neprekinjenost linijske impedance.

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. Kolikor je mogoče zmanjšati dolžino žice, povečati širino žice, je ugodno za zmanjšanje impedance žice.

6. Za krmilne signale stikala je treba čim bolj zmanjšati število ožičenja SIGNAL PCB, ki hkrati spremeni stanje.