КСНУМКС Питања

Sa velikim povećanjem složenosti dizajna i integracijom elektronskih sistema, brzine takta i vremena porasta uređaja postaju sve brži i brži, i брза ПЦБ dizajn je postao važan deo procesa projektovanja. U dizajnu kola velike brzine, induktivnost i kapacitivnost na liniji štampane ploče čine žicu ekvivalentnom dalekovodu. Netačan raspored komponenti za završetak ili pogrešno ožičenje signala velike brzine može izazvati probleme sa efektom dalekovoda, što rezultira netačnim izlazom podataka iz sistema, nenormalnim radom kola ili čak i bez rada. Na osnovu modela dalekovoda, da sumiramo, dalekovod će doneti štetne efekte kao što su refleksija signala, preslušavanje, elektromagnetne smetnje, napajanje i šum uzemljenja na dizajn kola.

Da bi se dizajnirala štampana ploča velike brzine koja može pouzdano da radi, dizajn mora biti u potpunosti i pažljivo razmotren kako bi se rešili neki nepouzdani problemi koji se mogu pojaviti tokom rasporeda i rutiranja, skratio ciklus razvoja proizvoda i poboljšala konkurentnost na tržištu.

Kako koristiti PROTEL alate za dizajn za brzo projektovanje PCB-a

2 Дизајн распореда високофреквентног система

У дизајну ПЦБ кола, распоред је важна карика. Резултат распореда ће директно утицати на ефекат ожичења и поузданост система, што је најзахтјевније и најтеже у целом дизајну штампаних плоча. Сложено окружење високофреквентног ПЦБ-а чини дизајн распореда високофреквентног система тешким за коришћење наученог теоријског знања. To zahteva da osoba koja postavlja mora imati bogato iskustvo u proizvodnji PCB-a velike brzine, kako bi se izbegla zaobilazna putanja u procesu projektovanja. Poboljšajte pouzdanost i efikasnost rada kola. У процесу постављања, потребно је свеобухватно размотрити механичку структуру, дисипацију топлоте, електромагнетне сметње, погодност будућег ожичења и естетику.

Пре свега, пре распореда, цело коло је подељено на функције. Високофреквентно коло је одвојено од нискофреквентног кола, а аналогно и дигитално коло су одвојене. Свако функционално коло је постављено што ближе центру чипа. Избегавајте кашњење у преносу изазвано претерано дугим жицама и побољшајте ефекат раздвајања кондензатора. Pored toga, obratite pažnju na relativne položaje i pravce između pinova i komponenti kola i drugih cevi kako biste smanjili njihov međusobni uticaj. Sve visokofrekventne komponente treba da budu daleko od šasije i drugih metalnih ploča da bi se smanjilo parazitsko spajanje.

Drugo, treba obratiti pažnju na termičke i elektromagnetne efekte između komponenti tokom rasporeda. Ови ефекти су посебно озбиљни за високофреквентне системе и потребно је предузети мере за држање подаље или изолацију, топлоту и заштиту. Исправљачка цев велике снаге и цев за подешавање треба да буду опремљене радијатором и да се држе даље од трансформатора. Komponente otporne na toplotu kao što su elektrolitski kondenzatori treba držati dalje od grejnih komponenti, inače će se elektrolit isušiti, što će rezultirati povećanim otporom i lošim performansama, što će uticati na stabilnost kola. U rasporedu treba ostaviti dovoljno prostora da se uredi zaštitna konstrukcija i spreči unošenje raznih parazitnih spojnica. Da bi se sprečilo elektromagnetno spajanje između namotaja na štampanoj ploči, dva namotaja treba da budu postavljena pod pravim uglom kako bi se smanjio koeficijent spajanja. Може се користити и метода вертикалне плочасте изолације. Најбоље је директно користити провод компоненте која се леми на коло. Što je vođstvo kraće, to bolje. Nemojte koristiti konektore i jezičke za lemljenje jer postoje raspoređeni kapacitet i raspoređena induktivnost između susednih jezičaka za lemljenje. Izbegavajte postavljanje komponenti sa visokim nivoom šuma oko kristalnog oscilatora, RIN-a, analognog napona i signalnih tragova referentnog napona.

Коначно, уз обезбеђивање инхерентног квалитета и поузданости, уз узимање у обзир целокупне лепоте, требало би да се спроведе разумно планирање штампаних плоча. Компоненте треба да буду паралелне или управне на површину плоче, и паралелне или управне на ивицу главне плоче. Расподела компоненти на површини плоче треба да буде што је могуће равномернија, а густина треба да буде доследна. На овај начин не само да је леп, већ је и једноставан за склапање и заваривање, а лако се може масовно производити.

3 Wiring of high frequency system

U visokofrekventnim kolima ne mogu se zanemariti parametri distribucije otpora, kapacitivnosti, induktivnosti i međusobne induktivnosti priključnih žica. Iz perspektive zaštite od smetnji, razumno ožičenje je pokušaj da se smanji otpor linije, distribuirani kapacitet i zalutala induktivnost u kolu. , Rezultirajuće lutajuće magnetno polje je svedeno na minimum, tako da su potisnuti distribuirani kapacitet, magnetni fluks curenja, međusobna elektromagnetna induktivnost i druge smetnje izazvane šumom.

Primena PROTEL alata za dizajn u Kini bila je prilično česta. Međutim, mnogi dizajneri se fokusiraju samo na „brzinu širokog propusnog opsega“, a poboljšanja koja su napravili PROTEL alati za dizajn kako bi se prilagodili promenama u karakteristikama uređaja nisu korišćena u dizajnu, što ne samo da čini rasipanje resursa alata za dizajn još više. ozbiljno, što otežava uvođenje odličnih performansi mnogih novih uređaja.

Sledeće predstavlja neke posebne funkcije koje PROTEL99 SE alat može da obezbedi.

(1) Провод између пинова уређаја високофреквентног кола треба да буде савијен што је мање могуће. Најбоље је користити пуну равну линију. Када је потребно савијање, могу се користити кривине или лукови од 45°, што може смањити спољашњу емисију високофреквентних сигнала и међусобне сметње. Спој између. Kada koristite PROTEL za rutiranje, možete da izaberete 45 stepeni ili zaobljeno u „Uglovi rutiranja“ u meniju „pravila“ menija „Dizajn“. Такође можете да користите тастере Схифт + размак за брзо пребацивање између редова.

(2) Што је краћи вод између пинова високофреквентног кола, то боље.

PROTEL 99 Najefikasniji način da zadovoljite najkraće ožičenje je da zakažete termin ožičenja za pojedinačne ključne mreže velike brzine pre automatskog ožičenja. „Topologija rutiranja“ u „pravilima“ u meniju „Dizajn“.

Изаберите најкраћи.

(3) Smenjivanje slojeva olova između pinova visokofrekventnih kola je što je moguće manje. Односно, што се мање прелаза користи у процесу повезивања компоненти, то боље.

Jedan prolaz može doneti oko 0.5pF distribuiranog kapaciteta, a smanjenje broja vijaova može značajno povećati brzinu.

(4) За ожичење високофреквентних кола, обратите пажњу на „унакрсну интерференцију“ коју уноси паралелно ожичење сигналне линије, односно преслушавање. Ако је паралелна дистрибуција неизбежна, велика површина „земља“ се може распоредити на супротној страни паралелне сигналне линије

Da bi se u velikoj meri smanjile smetnje. Паралелно ожичење у истом слоју је скоро неизбежно, али у два суседна слоја, правац ожичења мора бити управно један на други. Ovo nije teško uraditi u PROTEL-u, ali je lako prevideti. U „RouTingLayers“ u „Dizajn“ meniju „pravila“, izaberite Horizontalno za Toplayer i VerTIcal za BottomLayer. Pored toga, „Poligonplan“ je obezbeđen na „mestu“

Функција површине бакарне фолије полигоналне мреже, ако поставите полигон као површину целе штампане плоче и повежете овај бакар са ГНД кола, може побољшати способност високе фреквенције против сметњи, такође има веће предности за расипање топлоте и снагу штампарске плоче.

(5) Za posebno važne signalne vodove ili lokalne jedinice sprovesti mere zaštite uzemljenja. „Оутлине селецтедобјецтс“ је обезбеђен у „Алати“, а ова функција се може користити за аутоматско „омотавање земље“ одабраних важних сигналних линија (као што су осцилациони круг ЛТ и Кс1).

(6) Generalno, strujni vod i vod uzemljenja kola su širi od signalne linije. Možete koristiti „Klase“ u meniju „Dizajn“ da biste klasifikovali mrežu, koja je podeljena na elektroenergetsku i signalnu mrežu. Погодно је поставити правила ожичења. Пребаците ширину далековода и сигналне линије.

(7) Различите врсте ожичења не могу формирати петљу, а жица за уземљење не може формирати струјну петљу. Ako se generiše krug petlje, to će izazvati mnogo smetnji u sistemu. Za ovo se može koristiti metoda ožičenja u nizu, koja može efikasno da izbegne stvaranje petlji, grana ili panjeva tokom ožičenja, ali će takođe dovesti do problema ne lakog ožičenja.

(8) Према подацима и дизајну различитих чипова, процените струју коју пролази струјни круг и одредите потребну ширину жице. Према емпиријској формули: В (ширина линије) ≥ Л (мм/А) × И (А).

У складу са струјом, покушајте да повећате ширину далековода и смањите отпор петље. U isto vreme, učinite da pravac dalekovoda i zemaljske linije bude u skladu sa smerom prenosa podataka, što pomaže da se poboljša sposobnost zaštite od buke. Када је потребно, високофреквентни пригушивач направљен од ферита намотаног бакарном жицом може се додати на далековод и уземљење како би се блокирало провођење високофреквентног шума.

(9) Ширина ожичења исте мреже треба да остане иста. Варијације у ширини линије узроковаће неуједначену карактеристичну импедансу линије. Kada je brzina prenosa velika, doći će do refleksije, koju treba izbegavati koliko god je to moguće u dizajnu. Истовремено, повећајте ширину линије паралелних линија. Када међусобно растојање линије не прелази 3 пута ширину линије, 70% електричног поља се може одржавати без међусобне сметње, што се назива принципом 3В. Na ovaj način se može prevazići uticaj distribuirane kapacitivnosti i distribuirane induktivnosti izazvane paralelnim linijama.

4 Dizajn kabla za napajanje i žice za uzemljenje

Да би се решио пад напона изазван буком напајања и импедансом линије коју уводи високофреквентно коло, мора се у потпуности размотрити поузданост система напајања у високофреквентном колу. Generalno postoje dva rešenja: jedno je korišćenje tehnologije sabirnice napajanja za ožičenje; други је да се користи посебан слој напајања. За поређење, производни процес потоњег је компликованији и цена је скупља. Zbog toga se tehnologija mrežnog tipa sabirnice može koristiti za ožičenje, tako da svaka komponenta pripada različitoj petlji, a struja na svakoj magistrali u mreži teži da bude uravnotežena, smanjujući pad napona uzrokovan impedansom linije.

Snaga visokofrekventnog prenosa je relativno velika, možete koristiti veliku površinu bakra i pronaći uzemljenje niskog otpora u blizini za višestruko uzemljenje. Пошто је индуктивност кабла за уземљење пропорционална фреквенцији и дужини, заједничка импеданса уземљења ће се повећати када је радна фреквенција висока, што ће повећати електромагнетне сметње које ствара заједничка импеданса уземљења, тако да је дужина жице за уземљење potrebno je da bude što kraće. Pokušajte da smanjite dužinu signalne linije i povećate površinu petlje za uzemljenje.

Поставите један или неколико високофреквентних кондензатора за раздвајање на снагу и уземљење чипа да бисте обезбедили оближњи високофреквентни канал за пролазну струју интегрисаног чипа, тако да струја не пролази кроз линију напајања са великом петљом површине, чиме се значајно смањује бука која се емитује напоље. Изаберите монолитне керамичке кондензаторе са добрим високофреквентним сигналима као кондензаторе за раздвајање. Користите танталске кондензаторе великог капацитета или полиестерске кондензаторе уместо електролитских кондензатора као кондензаторе за складиштење енергије за пуњење кола. Pošto je distribuirana induktivnost elektrolitskog kondenzatora velika, ona je nevažeća za visoke frekvencije. Kada koristite elektrolitičke kondenzatore, koristite ih u paru sa kondenzatorima za razdvajanje sa dobrim visokofrekventnim karakteristikama.

5 Друге технике пројектовања кола за велике брзине

Usklađivanje impedanse se odnosi na radno stanje u kome su impedansa opterećenja i unutrašnja impedansa izvora pobude prilagođene jedna drugoj da bi se dobila maksimalna izlazna snaga. За ожичење ПЦБ-а велике брзине, да би се спречила рефлексија сигнала, импеданса кола је потребна да буде 50 Ω. Ovo je približna cifra. Генерално, предвиђено је да је основни опсег коаксијалног кабла 50 Ω, фреквенцијски опсег 75 Ω, а упредена жица 100 Ω. To je samo ceo broj, radi lakšeg uparivanja. Према специфичној анализи кола, усвојен је паралелни завршетак наизменичне струје, а отпорник и кондензаторска мрежа се користе као импеданса завршетка. Отпор завршетка Р мора бити мањи или једнак импеданси далековода З0, а капацитивност Ц мора бити већа од 100 пФ. Препоручује се употреба 0.1УФ вишеслојних керамичких кондензатора. Кондензатор има функцију блокирања ниске фреквенције и проласка високе фреквенције, тако да отпор Р није једносмерно оптерећење покретачког извора, тако да овај метод завршетка нема никакву потрошњу једносмерне струје.

Preslušavanje se odnosi na neželjene smetnje naponskog šuma uzrokovane elektromagnetnim spajanjem na susedne dalekovode kada se signal širi na dalekovodu. Спојница се дели на капацитивну спрегу и индуктивну спрегу. Прекомерно преслушавање може изазвати лажно окидање кола и узроковати да систем не ради нормално. Prema nekim karakteristikama preslušavanja, može se sažeti nekoliko glavnih metoda za smanjenje preslušavanja:

(1) Povećajte razmak između linija, smanjite paralelnu dužinu i koristite metod džogiranja za ožičenje ako je potrebno.

(2) Kada signalne linije velike brzine ispune uslove, dodavanje usklađivanja završetka može smanjiti ili eliminisati refleksije, čime se smanjuje preslušavanje.

(3) Za mikrotrakaste dalekovode i trakaste dalekovode, ograničavanje visine traga na opseg iznad zemaljske ravni može značajno smanjiti preslušavanje.

(4) Када простор за ожичење дозвољава, уметните жицу за уземљење између две жице са озбиљнијим преслушавањем, што може играти улогу у изолацији и смањити преслушавање.

Због недостатка анализе велике брзине и упутства за симулацију у традиционалном дизајну ПЦБ-а, квалитет сигнала се не може гарантовати, а већина проблема се не може открити до теста израде плоча. Ово у великој мери смањује ефикасност дизајна и повећава цену, што је очигледно неповољно у оштрој тржишној конкуренцији. Стога, за дизајн ПЦБ-а велике брзине, људи у индустрији су предложили нову дизајнерску идеју, која је постала метод дизајна одозго надоле. Nakon različitih analiza politika i optimizacije, većina mogućih problema je izbegnuta i napravljene su velike uštede. Време је да се осигура да је буџет пројекта испуњен, да се производе висококвалитетне штампане плоче и да се избегну досадне и скупе грешке у тестирању.

Upotreba diferencijalnih linija za prenos digitalnih signala je efikasna mera za kontrolu faktora koji uništavaju integritet signala u digitalnim kolima velike brzine. Diferencijalna linija na štampanoj ploči je ekvivalentna diferencijalnom mikrotalasnom integrisanom paru dalekovoda koji radi u kvazi-TEM režimu. Među njima, diferencijalna linija na vrhu ili na dnu PCB-a je ekvivalentna spojenoj mikrotrakastoj liniji i nalazi se na unutrašnjem sloju višeslojne PCB-a. Digitalni signal se prenosi na diferencijalnoj liniji u neparnom režimu prenosa, odnosno fazna razlika između pozitivnog i negativnog signala je 180°, a šum je spregnut na par diferencijalnih linija u zajedničkom režimu. Napon ili struja kola se oduzimaju, tako da se može dobiti signal da bi se eliminisao uobičajeni šum. Niskonaponska amplituda ili strujni izlaz para diferencijalnih linija ispunjava zahteve velike brzine integracije i niske potrošnje energije.

6 завршне напомене

Uz kontinuirani razvoj elektronske tehnologije, imperativ je razumeti teoriju integriteta signala za vođenje i verifikaciju dizajna PCB-a velike brzine. Neka iskustva sažeta u ovom članku mogu pomoći dizajnerima štampanih ploča velike brzine da skrate ciklus razvoja, izbegnu nepotrebna skretanja i uštede radnu snagu i materijalne resurse. Dizajneri moraju da nastave da istražuju i istražuju u stvarnom radu, da nastave da akumuliraju iskustvo i kombinuju nove tehnologije da bi dizajnirali štampane ploče velike brzine sa odličnim performansama.