Са повећањем излазне брзине интегрисаног кола и ПЦБ плоча 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. Велика брзина сигнала на штампаној плочи, погрешно постављање крајњих компоненти или погрешно ожичење сигнала велике брзине могу узроковати проблеме у интегритету сигнала, што може узроковати да систем емитује нетачне податке, коло ради неправилно или уопште не ради. Како узети у обзир интегритет сигнала и предузети ефикасне мере контроле у ​​дизајну ПЦБ -а постала је врућа тема у индустрији дизајна ПЦБ -а.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Насупрот томе, када сигнал не реагује правилно, постоји проблем интегритета сигнала. Проблеми са интегритетом сигнала могу довести до или директно довести до изобличења сигнала, грешака у темпирању, нетачних података, адреса и контролних линија, грешке у раду система, па чак и пада система. У процесу дизајна ПЦБ -а, људи су акумулирали многа правила дизајна ПЦБ -а. У дизајну ПЦБ -а, интегритет сигнала ПЦБ -а може се боље постићи пажљивим позивањем на ова правила дизајна.

When designing PCB, we should first understand the design information of the whole circuit board, which mainly includes:

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. Врста сигналне линије, брзина и смер преноса, захтеви за контролу импедансе сигналне линије, смер брзине сабирнице и ситуација у вожњи, кључни сигнали и мере заштите;

4. Врста напајања, врста уземљења, захтјеви толеранције буке за напајање и уземљење, постављање и сегментација напајања и уземљења;

5. Врсте и брзине тактних линија, извор и смјер линија такта, захтјеви кашњења такта, захтјеви најдуже линије.

ПЦБ слојевити дизајн

Након разумевања основних информација о штампаној плочи, потребно је измерити захтеве дизајна цене штампане плоче и интегритета сигнала и изабрати разуман број слојева ожичења. 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. Пожељно је да референтна равнина буде основна равнина. Both power supply and ground plane can be used as reference plane, and both have certain shielding function. Међутим, ефект оклопа равни напајања је много мањи од уземљења због његове веће карактеристичне импедансе и веће разлике потенцијала између равни напајања и референтног нивоа тла.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Тамо где трошкови пројектовања то дозвољавају, најбоље је распоредити дигитална и аналогна кола на засебне слојеве. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Аналогно и дигитално напајање и уземљење морају бити одвојени, никако мешати.

3. Усмеравање кључног сигнала суседних слојева не прелази подручје сегментације. Сигнали ће формирати велику сигналну петљу широм региона и генерисати јако зрачење. 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. Испод површине компоненте требало би да постоји релативно потпуна равнина тла. Интегритет уземљене равни мора се одржавати што је више могуће за вишеслојну плочу. Обично није дозвољено да никакве сигналне линије пролазе у равнини земље.

5, високофреквентне, велике брзине, сат и друге кључне сигналне линије треба да имају суседну равнину уземљења. 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

Кључ дизајна интегритета сигнала штампане плоче је распоред и ожичење, што је директно повезано са перформансама ПЦБ -а. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Ако је ПЦБ превелик и распоређен, далековод може бити веома дугачак, што резултира повећаном импедансом, смањеном отпорношћу на буку и повећањем трошкова. Ако су компоненте постављене заједно, расипање топлоте је лоше и може доћи до преслушавања спојнице у суседном ожичењу. Стога, распоред мора бити заснован на функционалним јединицама кола, узимајући у обзир електромагнетску компатибилност, расипање топлоте и факторе интерфејса.

Приликом постављања ПЦБ -а са мешовитим дигиталним и аналогним сигналима, немојте мешати дигиталне и аналогне сигнале. Ако се аналогни и дигитални сигнали морају мешати, обавезно поставите окомито како бисте смањили ефекат унакрсног повезивања. Дигитално коло, аналогно коло и коло за генерисање шума на плочи треба одвојити, а осетљиво коло прво усмерити и уклонити путању повезивања између кола. Посебно размислите о сату, линијама за ресетовање и прекид, немојте паралелно повезивати ове линије са линијама прекидача велике струје, иначе се лако могу оштетити електромагнетним сигналима спрезања, узрокујући неочекивано ресетовање или прекид. The overall layout should follow the following principles:

1. Распоред функционалних партиција, аналогно коло и дигитално коло на штампаној плочи треба да имају различит просторни распоред.

2. У складу са процесом сигнала кола, распоредити функционалне јединице кола, тако да ток сигнала одржава исти правац.

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. Компоненте које лако ометају не смеју бити превише близу једна другој, улазне и излазне компоненте треба да буду далеко.

How to design the signal of integrity PCB

Дизајн ожичења ПЦБ -а

Све сигналне линије треба класификовати пре ожичења ПЦБ -а. 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. Сигнални каблови на различитим слојевима треба да буду усмерени вертикално један према другом како би се смањило преслушавање. Распоред сигналних водова најбоље је уређен према смеру тока сигнала. Линија излазног сигнала кола не би требало да се враћа назад у област улазног сигнала. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. На двострукој плочи, ако је потребно, може се додати изолацијска жица за уземљење с обје стране сигналне линије велике брзине. Све брзе сатове за велике брзине на вишеслојној плочи треба заштитити према дужини линија такта.

Општи принципи ожичења су:

1. Што је више могуће изабрати дизајн ожичења мале густине, а сигнално ожичење што је више могуће конзистентне дебљине, погодно за усклађивање импедансе. За РФ коло, неразуман дизајн смера сигналне линије, ширине и размака између линија може изазвати унакрсне сметње између преносних водова сигнала.

2. Колико је год могуће, избегавајте суседне улазне и излазне жице и паралелно ожичење на велике удаљености. Да би се смањило преслушавање паралелних сигналних водова, размак између сигналних водова може се повећати или се између сигналних водова могу уметнути изолацијски појасеви.

3. Ширина линије на ПЦБ -у мора бити уједначена и неће доћи до мутације ширине линије. Савијање ожичења ПЦБ -а не би требало да користи угао од 90 степени, требало би да користи лук или угао од 135 степени, што је више могуће за одржавање континуитета импедансе линије.

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. Колико год је могуће смањити дужину жице, повећати ширину жице, погодује смањењу импедансе жице.

6. За контролне сигнале прекидача, број ожичења СИГНАЛ ПЦБ -а које истовремено мења стање треба смањити што је више могуће.