Layout waa mid ka mid ah xirfadaha shaqo ee aasaasiga ah ee injineerada naqshadeynta PCB. Tayada fiilooyinka waxay si toos ah u saameyn doontaa waxqabadka nidaamka oo dhan. Inta badan aragtiyaha naqshadeynta xawaaraha sare waa in ugu dambeyntii la hirgeliyaa oo lagu xaqiijiyo qaab-dhismeedka. Waxaa la arki karaa in siliggu aad muhiim ugu yahay PCB-xawaaraha sare naqshadeynta. Kuwa soo socdaa waxay falanqeyn doonaan macquulnimada xaaladaha qaarkood ee laga yaabo inay la kulmaan siligyada dhabta ah, waxayna siinayaan xeelado habayn oo la hagaajiyay.

Inta badan waxaa lagu sharraxay saddex arrimood: xadhkaha xagasha midig, fiilooyinka kala duwan, iyo fiilooyinka masaska.

1. Daridda xagasha midig

Xallinta xagasha midig ayaa guud ahaan ah xaalad u baahan in laga fogaado inta suurtogalka ah ee fiilooyinka PCB, waxayna ku dhowdahay inay noqoto mid ka mid ah halbeegyada lagu cabbiro tayada fiilooyinka. Haddaba intee in le’eg ayay saameyn ku yeelan doontaa fiilooyinka xagasha midig ee gudbinta calaamadaha? Mabda ‘ahaan, dariiqa xagasha saxda ah waxay bedeli doontaa ballaca xariiqda khadka gudbinta, taasoo keenaysa joojinta xannibaadda. Dhab ahaantii, ma aha oo kaliya dariiqinta xagasha midig, laakiin sidoo kale geesaha iyo dariiqa xagal ba’an waxay keeni kartaa isbedelo caqabad ku ah.

Saamaynta jihaynta xagasha midig ee calaamaduhu waxay inta badan ka muuqataa saddex dhinac:

Mid ka mid ah waa in geesku uu u dhigmi karo culeyska awoodda ee khadka gudbinta, kaas oo hoos u dhigaya wakhtiga kor u kaca; Midda labaad waa in joojinta xannibaadda ay sababi doonto muujinta calaamadaha; Midda saddexaad waa EMI ay dhaliso caarada xagasha midig.

Awoodda dulin ee ay keento xagasha saxda ah ee khadka gudbinta waxaa lagu xisaabin karaa qaacidooyinka soo socda:

C = 61W (Er) 1/2/Z0

Qaaciddada kore, C waxa ay tilmaamaysaa awoodda u dhiganta ee geeska (cutub: pF), W waxa ay tilmaamaysaa ballaca raadadka (cutub: inch), εr waxa ay tilmaamaysaa joogtaynta dielectric ee dhexdhexaadka ah, iyo Z0 waa cilladda sifo ee khadka gudbinta. Tusaale ahaan, 4Mils 50 ohm xariiqda gudbinta (εr waa 4.3), awoodda uu keeno xagal qumman wuxuu ku saabsan yahay 0.0101pF, ka dibna kor u kaca wakhtiga isbeddelka uu sababay tani waa la qiyaasi karaa:

T10-90%=2.2CZ0/2=2.20.010150/2=0.556ps

Waxaa lagu arki karaa iyada oo la xisaabinayo in saamaynta awoodda ay keentay raad-xagalka saxda ahi uu aad u yar yahay.

Marka ballaca xariiqa raadka xagasha midig uu kordho, xannibaadda halkaas ayaa hoos u dhici doonta, sidaas darteed waxaa dhici doona ifafaale muujinta calaamad gaar ah. Waxaan xisaabin karnaa impedance u dhigma ka dib marka ballaciisu kordho marka loo eego qaacidada xisaabinta impedance ee lagu sheegay cutubka xariiqda gudbinta, ka dibna xisaabi isku-dheellitirka milicsiga iyadoo loo eegayo qaacidada la taaban karo:

ρ= (Zs-Z0)/(Zs+Z0)

Guud ahaan, is-beddelka is-beddelka ee uu keeno fiilooyinka xagasha midig waa inta u dhaxaysa 7%-20%, markaa isku-dhafka milicsiga ugu badnaan wuxuu ku saabsan yahay 0.1. Waxaa intaa dheer, sida laga arki karo shaxanka hoose, xannibaadda xariiqda gudbinta waxay isu beddeshaa ugu yaraan dhererka W/2, ka dibna waxay ku soo noqotaa cilladda caadiga ah ka dib wakhtiga W/2. Dhammaan wakhtiga isbeddelka impedance aad buu u gaaban yahay, inta badan 10ps gudahood. Gudaha, isbeddellada degdegga ah iyo kuwa yaryar ayaa ku dhow dayacan gudbinta calaamadaha guud.

Dad badan ayaa fahamkan ka haysta xadhkaha xagasha midig. Waxay u maleynayaan in caarada ay fududahay in la gudbiyo ama la helo hirarka elektromagnetic oo ay abuuraan EMI. Tani waxay noqotay mid ka mid ah sababaha ay dad badani u maleynayaan in xadhkaha xagasha midig aan la marin karin. Si kastaba ha ahaatee, natiijooyin badan oo xaqiiqo ah ayaa muujinaya in raad-raacyada dhinaca midig aysan soo saari doonin EMI cad marka loo eego khadadka toosan. Waxaa laga yaabaa in waxqabadka qalabka hadda jira iyo heerka imtixaanku ay xaddidaan saxnaanta imtixaanka, laakiin ugu yaraan waxay muujinaysaa dhibaatada. Shucaaca fiilooyinka xagasha midig ayaa durba ka yar qaladka cabbiraadda qalabka laftiisa.

Guud ahaan, dariiqa xagal-midig ma aha mid aad u xun sida la malaynayo. Ugu yaraan codsiyada ka hooseeya GHz, saameyn kasta sida awoodda, milicsiga, EMI, iwm. ayaa si dhib leh uga muuqanaya tijaabada TDR. Injineerada naqshadeynta PCB-ga xawaaraha sare leh waa in ay wali diiradda saaraan qaabeynta, nakhshad koronto/dhulka, iyo naqshadeynta xargaha. Via godad iyo dhinacyo kale. Dabcan, inkasta oo saamaynta fiilooyinka xagasha midig aysan ahayn mid aad u daran, macnaheedu maaha inaan dhammaanteen isticmaali karno fiilooyinka xagasha saxda ah mustaqbalka. Fiiro gaar ah si faahfaahsan waa tayada aasaasiga ah in injineer kasta oo wanaagsan waa in uu leeyahay. Waxaa intaa dheer, iyadoo horumarinta degdega ah ee wareegyada dhijitaalka ah, PCB Inta jeer ee calaamadaha ay farsameeyaan injineeradu waxay sii wadi doonaan inay kordhiyaan. Dhinaca naqshadeynta RF ee ka sarreeya 10GHz, xaglahan yar ee saxda ah waxay noqon karaan diiradda dhibaatooyinka xawaaraha sare leh.

2. Dariiqa kala duwan

Calaamadaha kala duwan (DifferentialSignal) ayaa aad iyo aad loogu isticmaalaa naqshada wareegga xawaaraha sare. Calaamadaha ugu muhiimsan ee wareegga waxaa badanaa loogu talagalay qaab dhismeed ka duwan. Maxaa ka dhigaya mid caan ah? Sidee loo hubin karaa waxqabadkeeda wanaagsan ee naqshadeynta PCB? Labadan su’aalood, waxaynu u sii gudbaynaa qaybta dambe ee dooda.

Waa maxay calaamad ka duwan? Erayada caadiga ah, dhamaadka wadista waxa uu soo diraa laba calaamadood oo siman oo rogan, iyo dhamaadka helayaashu waxa ay xukumaan xaalada macquulka ah ee “0” ama “1” iyaga oo is barbar dhigaya farqiga u dhexeeya labada danab. Labada raad ee sidda calaamadaha kala duwan waxaa loo yaqaannaa raad-raacyo kala duwan.

Marka la barbar dhigo raad-raacyada calaamadaha caadiga ah ee hal-dhamaadka ah, calaamadaha kala duwan ayaa leh faa’iidooyinka ugu cadcad ee saddexda dhinac ee soo socda:

a. Awood xoog leh oo ka-hortagga faragelinta, sababtoo ah isku dhafka u dhexeeya labada raad ee kala duwan ayaa aad u wanaagsan. Marka ay jirto faragelin qaylo ah oo ka imanaysa dibadda, waxay ku dhow yihiin inay ku xidhmaan labada xariiq isku mar, iyo dhamaadka helitaanka kaliya waxay daneeyaan farqiga u dhexeeya labada calaamadood. Sidaa darteed, qaylada qaabka caadiga ah ee dibadda ayaa gebi ahaanba la tirtiri karaa. b. Waxay si wax ku ool ah u xakameyn kartaa EMI. Isla sababtaas awgeed, iyadoo ay ugu wacan tahay cirifka ka soo horjeeda ee labada calaamadood, meelaha korantada ee ay ka soo baxaan iyaga ayaa midba midka kale baabi’in kara. Mar alla markii isku-xidhku sii adkaado, tamarta korantada ee ka yar ayaa u soo baxda dibadda. c. Meelaynta waqtigu waa sax. Sababtoo ah is-beddelka is-beddelka calaamaduhu wuxuu ku yaalaa is-goysyada labada calaamadood, si ka duwan calaamadda caadiga ah ee hal-dhamaadka ah, taas oo ku xiran hadba heerka sare iyo hoose si loo go’aamiyo, waxaa saameyn yar ku yeelanaya habka iyo heerkulka, taas oo awood u leh inay saameyn ku yeelato. yaree qaladka ku jira waqtiga. , Laakiin sidoo kale aad ugu habboon wareegyada calaamadaha hoose ee amplitude. LVDS-ka caanka ah ee hadda jira (lowvoltagedifferentialsignaling) waxa ay tilmaamaysaa tignoolajiyadan signalka kala duwan ee baaxadda yar.

Injineerada PCB, welwelka ugu badan ayaa ah sida loo hubiyo in faa’iidooyinkan fiilooyinka kala duwani si buuxda looga faa’iidaysan karo fiilooyinka dhabta ah. Waxaa laga yaabaa in qof kasta oo la xiriiray Layout uu fahmi doono shuruudaha guud ee fiilooyinka kala duwan, taas oo ah, “dherer siman iyo masaafada siman”. Dhererka siman waa in la hubiyo in labada calaamadood ee kala duwani ay ilaaliyaan polarities-ka soo horjeeda mar kasta oo ay yareeyaan qaybta habka caadiga ah; Fogaanta siman waxay inta badan tahay in la hubiyo in caqadaha kala duwan ee labadoodu ay yihiin kuwo joogto ah oo la yareeyo milicsiga. “Sida ugu dhow ee suurtogalka ah” mararka qaarkood waa mid ka mid ah shuruudaha fiilooyinka kala duwan. Laakiin dhammaan sharciyadan looma isticmaalo in si farsamaysan loo isticmaalo, injineero badan ayaa u muuqda in aanay wali fahmin nuxurka gudbinta calaamadaha kala duwan ee xawaaraha sare leh.

Kuwa soo socdaa waxay diiradda saarayaan dhowr ismaandhaaf caadi ah oo ku jira naqshadaynta calaamadaha kala duwan ee PCB.

Faham la’aanta 1: Waxaa la aaminsan yahay in calaamada kala duwanaanshuhu aanu u baahnayn diyaarad dhulka ah oo ah dariiqa dib u noqoshada, ama in raadadka kala duwani ay bixiyaan waddo dib u noqoshada midba midka kale. Sababta isfaham la’aantan ayaa ah in ay ku jahawareereen ifafaalaha kore, ama habka gudbinta ishaarada xawaaraha sare aan qoto dheerayn. Waxaa laga arki karaa qaab dhismeedka dhamaadka helitaanka jaantuska 1-8-15 in qulqulka hawada sare ee transistor-ka Q3 iyo Q4 ay siman yihiin oo iska soo horjeedaan, qulqulkooda dhulkana ay si sax ah isu baabi’iyaan (I1=0), markaa Wareegga kala duwani waa boodboodyo la mid ah iyo calaamadaha kale ee dhawaaqa ee laga yaabo in ay ka jiraan korontada iyo diyaaradaha dhulka waa dareen la’aan. Burburinta qayb ahaan dib u soo celinta diyaaradda dhulka macnaheedu maaha in wareegga kala duwani aanu u isticmaalin diyaaradda tixraaca sida dariiqa soo noqoshada calaamadaha. Dhab ahaantii, marka la eego falanqaynta soo celinta calaamadaha, habka fiilooyinka kala duwanaanta iyo fiilooyinka caadiga ah ee hal-dhamaadka ah waa isku mid, taas oo ah, calaamadaha soo noqnoqda ee had iyo jeer waxay ku soo noqnoqdaan wareegga oo leh inductance ugu yar, farqiga ugu weyn ayaa ah in marka lagu daro isku xirka dhulka, xariiqda kala duwan ayaa sidoo kale leh isku xirnaanta labada dhinac. Nooca isku xidhka ayaa xoog badan, kee baa noqonaya jidka ugu weyn ee soo laabashada. Jaantuska 1-8-16 waa jaantus jaantus ah oo qaybinta goob-joogga geomagnetic ee calaamadaha hal-dhamaadka ah iyo calaamadaha kala duwan.

Naqshadaynta wareegga PCB-ga, isku-xidhka u dhexeeya raadadka kala duwanaanshuhu guud ahaan waa yar yahay, inta badan waxay ku xisaabtamaan 10 ilaa 20% ee shahaadada isku-xidhka, iyo in ka badan ayaa ah isku-xidhka dhulka, sidaas darteed dariiqa soo noqoshada ee ugu muhiimsan ee raadraaca kala duwan ayaa weli ku jira dhulka. diyaarad . Marka diyaaradda dhulka la joojiyo, isku xirka u dhexeeya raadadka kala duwan ayaa bixin doona dariiqa ugu muhiimsan ee aagga iyada oo aan lahayn diyaarad tixraac ah, sida ku cad sawirka 1-8-17. Inkasta oo saameynta joojinta diyaaradda tixraaca ee raadraaca kala duwanaansho aysan ahayn mid halis ah sida raadraaca caadiga ah ee hal-dhamaadka ah, waxay weli hoos u dhigi doontaa tayada calaamadaha kala duwan waxayna kordhisaa EMI, taas oo ah in laga fogaado inta ugu badan ee suurtogalka ah. . Qaar ka mid ah naqshadeeyayaasha ayaa aaminsan in diyaaradda tixraaca ee ku hoos jirta raadraaca kala duwan laga saari karo si loo xakameeyo qaar ka mid ah calaamadaha habka caadiga ah ee gudbinta kala duwan. Si kastaba ha ahaatee, habkani maaha mid la jecel yahay aragti ahaan. Sidee loo xakameeyaa xannibaadda? Aan la siin loop-ka-hortagga dhulka ee calaamadda-qaabka guud waxay si lama-huraan ah u keeni doontaa shucaaca EMI. Habkani wuxuu keenaa waxyeello ka badan tan wanaagsan.

Faham la’aanta 2: Waxaa la aaminsan yahay in fogeynta siman ay ka muhiimsan tahay dhererka xariiqda isbarbardhigga. Qaabka PCB-ga dhabta ah, inta badan suurtagal maaha in la buuxiyo shuruudaha naqshadaynta kala duwan isku mar. Sababtoo ah jiritaanka qaybinta biinanka, fiisooyinka, iyo meelaha fiilooyinka, ujeedada dhererka dhererka xariiqda waa in lagu gaaraa iyada oo loo marayo dabaylo habboon, laakiin natiijadu waa inay noqotaa in meelaha qaar ee lamaanaha kala duwani aysan isku mid noqon karin. Maxaan samaynaa wakhtigan? Doorashokee? Ka hor inta aan la gaarin gabagabada, aan eegno natiijooyinka jilitaanka ee soo socda.

Natiijooyinka jilitaanka ee kor ku xusan, waxaa la arki karaa in mawjadaha mawjadaha ee Qorshaha 1 iyo Qorshaha 2 ay ku dhow yihiin isku mid, taas oo ah in la yiraahdo, saameynta ay keento kala fogaansho aan sinnayn waa mid aad u yar. Marka la barbardhigo, saameynta dhererka xariiqda isku-dheellitir la’aanta waqtiga ayaa aad uga weyn. (Qodobka 3aad). Marka laga eego falanqaynta aragtida, in kasta oo kala dheeraynta aan iswaafaqsanayn ay keenayso is-beddelka kala duwanaanshaha, sababtoo ah isku dhafka ka dhexeeya lamaanaha kala duwan laftiisa maaha mid muhiim ah, qiyaasta isbeddelka is-beddelka ayaa sidoo kale aad u yar, inta badan 10%, taas oo u dhiganta kaliya hal baas. . Milicsiga uu keeno daloolku saameyn weyn kuma yeelan doono gudbinta calaamadaha. Marka dhererka xariiqdu aanu u dhigmin, marka lagu daro wakhtiga dhimista, qaybaha qaabka caadiga ah ayaa lagu soo bandhigaa calaamada kala duwan, taas oo yaraynaysa tayada calaamadda waxayna kordhisaa EMI.

Waxaa la dhihi karaa xeerka ugu muhiimsan ee naqshadeynta raadadka PCB ee kala duwani waa dhererka xariiqda isbarbardhigga, iyo xeerarka kale waxaa loo maarayn karaa dabacsanaan iyadoo loo eegayo shuruudaha naqshadeynta iyo codsiyada la taaban karo.

Faham la’aan 3: Ka fakar in fiilooyinka kala duwani ay tahay inay aad isugu dhow yihiin. Ilaalinta raadadka kala duwani waa wax aan ka badnayn in la wanaajiyo isku xirnaantooda, taas oo aan hagaajin karin xasaanadda buuqa oo keliya, laakiin sidoo kale si buuxda u isticmaali karta polarity ka soo horjeeda goobta magnetic si ay uga takhalusto faragelinta elektromagnetic ee adduunka ka baxsan. Inkasta oo habkani uu faa’iido badan u leeyahay kiisaska intooda badan, maahan mid dhamaystiran. Haddii aan xaqiijin karno in ay si buuxda uga gaashaanteen faragelinta dibadda, markaa uma baahnid in aan isticmaalno isku-xirnaan xooggan si loo gaaro fara-gelinta ka-hortagga. Iyo ujeedada cabudhinta EMI. Sideen ku xaqiijin karnaa go’doomin wanaagsan iyo ilaalinta raadadka kala duwan? Kordhinta kala fogaanshaha raadadka calaamadaha kale waa mid ka mid ah siyaabaha aasaasiga ah. Tamarta goobta korantada ee korantada waxay hoos u dhigtaa afargeeska masaafada. Guud ahaan, marka kala fogaanshada xariiqdu ka badato 4 jeer ballaca xariiqda, faragelinta u dhaxaysa aad bay u liidataa. Waa la iska indho tiri karaa Intaa waxaa dheer, go’doominta diyaaradda dhulka waxay sidoo kale ka ciyaari kartaa door difaac wanaagsan. Qaab dhismeedkan waxaa badanaa lagu isticmaalaa soo noqnoqoshada sare (ka sarreeya 10G) IC xirmo PCB design. Waxaa loo yaqaan qaab-dhismeedka CPW, kaas oo hubin kara caqabado adag oo kala duwan. Xakamaynta (2Z0), sida ku cad sawirka 1-8-19.

Raad-yada kala duwan ayaa sidoo kale ku socon kara lakabyo calaamado kala duwan, laakiin habkan guud ahaan laguma talinayo, sababtoo ah kala duwanaanshaha impedance iyo vias ee ay soo saaraan lakabyo kala duwan ayaa burburin doona saameynta gudbinta kala duwanaanshaha waxayna soo bandhigaysaa qaylada qaabka caadiga ah. Intaa waxaa dheer, haddii labada lakab ee ku xiga aan si adag loo xirin, waxay yareyn doontaa awoodda raadraaca kala duwan si ay uga hortagto buuqa, laakiin haddii aad ka fogaato fogaanta saxda ah ee ku hareeraysan, iskutallaabtu maaha dhibaato. Soo noqnoqoshada guud (oo ka hooseeya GHz), EMI ma noqon doonto dhibaato halis ah. Tijaabooyinku waxay muujiyeen in hoos u dhigista tamarta shucaaca ee fogaanta 500 mils ee raad ka duwan ay gaadhay 60 dB masaafo dhan 3 mitir, taas oo ku filan in ay la kulanto heerka shucaaca elektromagnetic ee FCC Wax badan oo ku saabsan iswaafajin la’aanta korantada ee ay sababtay isku xirka khadka kala duwan ee aan ku filneyn.

3. Xariiqda Serpentine

Khadka abeesadu waa nooc ka mid ah habka dariiqa loo maro inta badan lagu isticmaalo Layout. Ujeeddadeeda ugu weyn waa in la hagaajiyo daahitaanka si loo daboolo shuruudaha naqshadeynta waqtiga nidaamka. Naqshadeeyuhu waa inuu marka hore fahamsan yahay: xariiqda serpentine waxay burburin doontaa tayada calaamadda, beddeleysa daahitaanka gudbinta, iskuna day inaad iska ilaaliso isticmaalka marka fiilooyinka. Si kastaba ha noqotee, naqshadda dhabta ah, si loo hubiyo in calaamaduhu ay haystaan ​​​​waqti ku filan, ama si loo yareeyo wakhtiga u dhexeeya isla kooxda calaamadaha, inta badan waa lagama maarmaan in si ula kac ah loo dabaylo.

Haddaba, waa maxay saamaynta uu xariiqda serpentine-ku ku leeyahay gudbinta ishaarada? Maxaan fiiro gaar ah u yeeshaa marka fiilooyinka la isticmaalayo? Labada halbeeg ee ugu muhiimsan waa dhererka isku-xidhka isbar-bar yaaca (Lp) iyo masaafada isku-xidhka (S), sida ku cad sawirka 1-8-21. Sida iska cad, marka calaamada lagu gudbiyo raadadka masaska, qaybaha xariiqda isbarbar-dhigga ah ayaa lagu dari doonaa qaab ka duwan. Mar kasta oo S-yar oo uu weynaado Lp-gu, waa ay sii weynaataa heerka isku-xidhka. Waxa laga yaabaa inay keento daahitaanka gudbinta oo yaraada, tayada ishaaduna aad bay hoos ugu dhacaysaa hadalka isdhaafsiga awgeed. Habkani wuxuu tixraaci karaa falanqaynta habka caadiga ah iyo habka kala duwanaanta ee cutubka 3.

Kuwa soo socda ayaa ah talooyinka qaar ee injineerada qaabaynta marka ay wax ka qabanayaan khadadka serpentine:

1. Isku day inaad kordhiso masaafada (S) ee qaybaha laynka barbar socda, ugu yaraan ka weyn 3H, H waxa ay tilmaamaysaa fogaanta u jirta raad-raaca calaamada diyaaradda tixraaca. Marka la eego dadka caadiga ah, waa in lagu wareego foorar weyn. Ilaa inta S uu weyn yahay oo ku filan, saameynta isku-xiran ee labada dhinac waa la iska ilaalin karaa gebi ahaanba. 2. Iska yaree dhererka isku xidhka Lp. Marka labanlaabka daahitaanka Lp soo dhawaado ama dhaafo wakhtiga kor u kaca isha, hadalka isdhaafka ah ee la sameeyay wuxuu gaari doonaa dhereg. 3. Daahitaanka gudbinta signalka ee ay keento xariiqda serpentine-ka ee Strip-Line ama Xargaha Micro-strip waa ka yar yahay kan Micro-strip. Aragti ahaan, xariijimaha ma saameyn doonto heerka gudbinta iyadoo ay ugu wacan tahay habka kala duwan ee hadalka. 4. Xadadka digniinta xawaaraha sare leh iyo kuwa leh shuruudo waqti adag, isku day inaadan isticmaalin xadhkaha serpentine, gaar ahaan meelaha yaryar. 5. Inta badan waxaad isticmaali kartaa raadadka masaska xagal kasta, sida qaab-dhismeedka C ee Jaantuska 1-8-20, kaas oo si wax ku ool ah u yareeyn kara isku xirnaanta labada dhinac. 6. Naqshadaynta PCB-ga xawaaraha sare leh, khadka serpentine ma laha waxa loogu yeero shaandhaynta ama awoodda ka-hortagga faragelinta, waxayna yareyn kartaa oo keliya tayada calaamadda, sidaas darteed waxaa loo isticmaalaa oo keliya waqti isku-habboon oo aan lahayn ujeedo kale. 7. Mararka qaarkood waxaad ka fikiri kartaa marin-wareejinta dabaylaha. Jiliddu waxay muujinaysaa in saamaynteedu ay ka wanaagsan tahay marin-u-socodka serpentine-ka caadiga ah.