1 Patarosan

Kalayan paningkatan skala ageung dina pajeulitna desain sareng integrasi sistem éléktronik, laju jam sareng waktos naékna alat beuki gancang sareng gancang, sareng PCB gancang-gancang desain geus jadi bagian penting tina prosés desain. Dina desain sirkuit-speed tinggi, induktansi sareng kapasitansi dina garis papan sirkuit ngajantenkeun kawat sami sareng jalur transmisi. Lepat perenah komponén terminasi atawa wiring lepat tina sinyal-speed tinggi bisa ngabalukarkeun masalah éfék jalur transmisi, hasilna kaluaran data lepat tina sistem, operasi circuit abnormal atawa malah euweuh operasi pisan. Dumasar kana modél jalur transmisi, pikeun nyimpulkeun, jalur transmisi bakal nyababkeun épék ngarugikeun sapertos pantulan sinyal, crosstalk, gangguan éléktromagnétik, catu daya sareng sora taneuh kana desain sirkuit.

Dina raraga ngarancang hiji-speed tinggi PCB circuit board nu bisa dianggo reliably, desain kudu pinuh tur taliti dianggap pikeun ngajawab sababaraha masalah teu dipercaya nu bisa lumangsung salila perenah jeung routing, shorten siklus ngembangkeun produk, sarta ngaronjatkeun daya saing pasar.

Kumaha ngagunakeun alat desain PROTEL pikeun desain PCB-speed tinggi

2 Desain perenah sistem frékuénsi luhur

Dina rarancang PCB sirkuit, perenah mangrupa tumbu penting. Hasil tina perenah bakal langsung mangaruhan éfék wiring jeung reliabiliti sistem, nu paling waktos-consuming jeung hésé dina sakabéh desain circuit board dicitak. Lingkungan kompléks PCB frékuénsi luhur ngajadikeun desain tata perenah sistem frékuénsi luhur hésé ngagunakeun pangaweruh teoritis diajar. Merlukeun jalma anu ngaluarkeun kudu boga pangalaman euyeub di-speed tinggi manufaktur PCB, ku kituna ulah detours dina prosés desain. Ningkatkeun réliabilitas sareng éféktivitas karya sirkuit. Dina prosés perenah, tinimbangan komprehensif kudu dibikeun ka struktur mékanis, dissipation panas, gangguan éléktromagnétik, genah tina wiring hareup, sarta estetika.

Anu mimiti, saméméh perenah sakabéh circuit dibagi kana fungsi. Sirkuit frekuensi tinggi dipisahkeun tina sirkuit frekuensi rendah, sareng sirkuit analog sareng sirkuit digital dipisahkeun. Unggal sirkuit fungsional ditempatkeun sacaket mungkin ka puseur chip. Hindarkeun tunda transmisi anu disababkeun ku kawat anu panjang teuing, sareng ningkatkeun pangaruh decoupling kapasitor. Sajaba ti éta, nengetan posisi relatif jeung arah antara pin jeung komponén sirkuit jeung tabung séjén pikeun ngurangan pangaruh silih maranéhanana. Kabéh komponén frékuénsi luhur kudu jauh ti chassis jeung pelat logam lianna pikeun ngurangan gandeng parasit.

Kadua, perhatian kudu dibayar ka épék termal jeung éléktromagnétik antara komponén salila perenah. Balukar ieu hususna serius pikeun sistem frékuénsi luhur, sareng ukuran pikeun ngajauhan atanapi ngasingkeun, panas sareng tameng kedah dilaksanakeun. Tabung panyaarah kakuatan tinggi sareng tabung adjustment kedah dilengkepan radiator sareng dijauhkeun tina trafo. Komponén tahan panas sapertos kapasitor éléktrolitik kedah dijauhkeun tina komponén pemanasan, upami henteu éléktrolit bakal garing, hasilna ningkat résistansi sareng kinerja anu goréng, anu bakal mangaruhan stabilitas sirkuit. spasi cukup kudu ditinggalkeun dina tata perenah pikeun ngatur struktur pelindung jeung nyegah bubuka rupa couplings parasit. Pikeun nyegah gandeng éléktromagnétik antara coils dina circuit board dicitak, dua coils kudu ditempatkeun di sudut katuhu pikeun ngurangan koefisien gandeng. Metoda isolasi plat nangtung ogé bisa dipaké. Hadé pisan mun éta langsung ngagunakeun kalungguhan komponén bakal soldered kana sirkuit. The pondok kalungguhan, anu hadé. Ulah make panyambungna jeung tab soldering sabab aya capacitance disebarkeun sarta induktansi disebarkeun antara tab soldering padeukeut. Ulah nempatkeun komponén-noise tinggi sabudeureun osilator kristal, RIN, tegangan analog, sarta ngambah sinyal tegangan rujukan.

Tungtungna, bari mastikeun kualitas alamiah jeung reliabilitas, bari nyokot kana akun kaéndahan sakabéh, perencanaan circuit board lumrah kudu dilaksanakeun. Komponén kedah paralel atanapi jejeg kana permukaan dewan, sareng paralel atanapi jejeg ujung papan utama. Sebaran komponén dina permukaan dewan kedah sabisa-gancang sareng dénsitasna kedah konsisten. Ku cara kieu, teu ngan geulis, tapi ogé gampang pikeun ngumpul jeung weld, sarta éta gampang pikeun ngahasilkeun masal.

3 Wiring of high frequency system

Dina sirkuit frékuénsi luhur, parameter distribusi résistansi, kapasitansi, induktansi sareng silih induktansi tina kabel panyambung teu tiasa dipaliré. Ti sudut pandang anti gangguan, wiring lumrah pikeun nyobaan pikeun ngurangan résistansi garis, capacitance disebarkeun, sarta induktansi stray dina sirkuit. , Médan magnét stray hasilna diréduksi jadi minimum, ku kituna capacitance disebarkeun, leakage fluks magnét, éléktromagnétik silih induktansi jeung gangguan lianna disababkeun ku noise diteken.

Aplikasi alat desain PROTEL di Cina parantos umum. Sanajan kitu, loba désainer ngan fokus kana “rate broadband”, sarta perbaikan dijieun ku PROTEL parabot design pikeun adaptasi jeung parobahan dina ciri alat teu acan dipaké dina rarancang, nu teu ukur ngajadikeun runtah sumberdaya alat desain leuwih. serius, nu ngajadikeun hésé pikeun kinerja unggulan loba alat anyar dibawa kana antrian.

Di handap ieu ngenalkeun sababaraha fungsi khusus anu tiasa disayogikeun ku alat PROTEL99 SE.

(1) Timah antara pin alat sirkuit frékuénsi luhur kedah ngagulung sakedik-gancang. Hadé pisan mun éta ngagunakeun garis lempeng pinuh. Nalika bending diperlukeun, 45 ° bends atawa busur bisa dipaké, nu bisa ngurangan émisi éksternal sinyal frékuénsi luhur jeung silih gangguan. The gandeng antara. Lamun maké PROTEL pikeun routing, Anjeun bisa milih 45-Gelar atawa Rounded dina “Routing Corners” dina menu “aturan” tina menu “Desain”. Anjeun oge bisa make shift + kenop spasi mun gancang pindah antara garis.

(2) The pondok kalungguhan antara pin sahiji alat circuit frékuénsi luhur, anu hadé.

PROTEL 99 Cara anu paling efektif pikeun nyumponan kabel anu paling pondok nyaéta ngadamel pasini kabel pikeun jaringan-speed tinggi konci individu sateuacan kabel otomatis. “Topologi RouTIng” dina “aturan” dina menu “Desain”.

Pilih paling pondok.

(3) Alternation lapisan kalungguhan antara pin alat circuit frékuénsi luhur nyaéta salaku leutik mungkin. Hartina, pangsaeutikna vias dipaké dina prosés sambungan komponén, anu hadé.

Hiji via bisa mawa ngeunaan 0.5pF of capacitance disebarkeun, sarta ngurangan jumlah vias nyata bisa ningkatkeun laju.

(4) Pikeun kabel circuit frékuénsi luhur, nengetan “gangguan cross” diwanohkeun ku wiring paralel tina garis sinyal, nyaeta, crosstalk. Upami distribusi paralel teu tiasa dihindari, daérah “tanah” anu ageung tiasa diatur dina sisi sabalikna tina garis sinyal paralel.

Pikeun greatly ngurangan gangguan. Wiring paralel dina lapisan anu sarua ampir teu bisa dihindari, tapi dina dua lapisan padeukeut arah wiring kudu jejeg unggal lianna. Ieu henteu sesah dilakukeun dina PROTEL tapi gampang ditingali. Dina “RouTIngLayers” dina menu “Desain” “aturan”, pilih Horizontal pikeun Toplayer sareng VerTIcal pikeun BottomLayer. Salaku tambahan, “Polygonplane” disayogikeun dina “tempat”

Fungsi tina polygonal grid permukaan foil tambaga, lamun nempatkeun polygon salaku beungeut sakabéh circuit board dicitak, tur sambungkeun tambaga ieu GND tina sirkuit, éta bisa ningkatkeun frékuénsi luhur kamampuhan anti gangguan , Éta ogé boga kauntungan gede pikeun dissipation panas jeung kakuatan dewan percetakan.

(5) Ngalaksanakeun ukuran dipager kawat taneuh pikeun jalur sinyal penting atawa unit lokal. “Outline selectedobjects” disadiakeun dina “Alat”, sarta fungsi ieu bisa dipaké pikeun otomatis “bungkus taneuh” tina garis sinyal penting nu dipilih (kayaning sirkuit osilasi LT na X1).

(6) Sacara umum, garis kakuatan sareng garis grounding sirkuit langkung lega tibatan garis sinyal. Anjeun tiasa nganggo “Kelas” dina menu “Desain” pikeun mengklasifikasikan jaringan, anu dibagi kana jaringan listrik sareng jaringan sinyal. Éta merenah pikeun nyetél aturan wiring. Pindahkeun lebar garis garis kakuatan sareng garis sinyal.

(7) Rupa-rupa jenis kabel teu bisa ngabentuk loop a, sarta kawat taneuh teu bisa ngabentuk loop ayeuna. Lamun sirkuit loop dihasilkeun, éta bakal ngabalukarkeun loba gangguan dina sistem. Metoda wiring ranté daisy bisa dipaké pikeun ieu, nu éféktif bisa nyingkahan formasi puteran, dahan atawa tunggul salila wiring, tapi ogé bakal mawa ngeunaan masalah wiring teu gampang.

(8) Numutkeun data jeung desain rupa chip, estimasi arus diliwatan ku sirkuit catu daya sarta nangtukeun lebar kawat diperlukeun. Numutkeun rumus émpiris: W (lebar garis) ≥ L (mm/A) × I (A).

Numutkeun arus, coba ningkatkeun lebar jalur listrik sareng ngirangan résistansi loop. Dina waktu nu sarua, sangkan arah garis kakuatan sarta garis taneuh konsisten kalayan arah pangiriman data, nu mantuan pikeun ngaronjatkeun kamampuh anti noise. Lamun perlu, alat cuk frékuénsi luhur dijieunna tina kawat tambaga tatu ferrite bisa ditambahkeun kana garis kakuatan sarta garis taneuh pikeun meungpeuk konduksi noise frékuénsi luhur.

(9) Lebar wiring tina jaringan anu sami kedah dijaga sami. Variasi dina lebar garis bakal ngabalukarkeun impedansi karakteristik garis henteu rata. Nalika laju pangiriman luhur, réfléksi bakal kajantenan, anu kedah dihindari saloba mungkin dina desain. Dina waktos anu sami, ningkatkeun lebar garis garis paralel. Nalika jarak puseur garis henteu ngaleuwihan 3 kali lebar garis, 70% tina médan listrik bisa dijaga tanpa gangguan silih, nu disebut prinsip 3W. Ku cara kieu, pangaruh kapasitansi anu disebarkeun sareng induktansi anu disebarkeun disababkeun ku garis paralel tiasa diatasi.

4 Desain kabel kakuatan sareng kawat taneuh

Pikeun ngabéréskeun turunna tegangan anu disababkeun ku sora catu daya sareng impedansi garis anu diwanohkeun ku sirkuit frekuensi tinggi, réliabilitas sistem catu daya dina sirkuit frekuensi tinggi kedah dipertimbangkeun. Umumna aya dua solusi: hiji ngagunakeun téhnologi beus kakuatan pikeun wiring; nu sejenna nyaeta ngagunakeun lapisan catu daya misah. Dibandingkeun, prosés manufaktur anu terakhir langkung rumit sareng biayana langkung mahal. Ku alatan éta, jaringan-tipe téhnologi beus kakuatan bisa dipaké pikeun wiring, ku kituna unggal komponén milik loop béda, sarta arus dina unggal beus dina jaringan condong jadi saimbang, ngurangan serelek tegangan disababkeun ku impedansi garis.

Kakuatan transmisi frékuénsi luhur rélatif badag, anjeun tiasa nganggo wewengkon badag tambaga, sarta manggihan hiji low-lalawanan pesawat taneuh caket dieu pikeun sababaraha grounding. Kusabab induktansi timbel grounding sabanding sareng frékuénsi sareng panjangna, impedansi taneuh umum bakal ningkat nalika frékuénsi operasi luhur, anu bakal ningkatkeun gangguan éléktromagnétik anu dihasilkeun ku impedansi taneuh umum, ku kituna panjang kawat taneuh nyaéta diperlukeun jadi pondok-gancang. Coba pikeun ngurangan panjang garis sinyal jeung ningkatkeun wewengkon loop taneuh.

Setel hiji atawa sababaraha kapasitor decoupling frékuénsi luhur dina kakuatan jeung taneuh chip pikeun nyadiakeun saluran frékuénsi luhur caket dieu pikeun arus fana tina chip terpadu, ku kituna ayeuna teu ngaliwatan garis catu daya jeung loop badag. wewengkon, kukituna greatly ngurangan Noise radiated ka luar. Milih kapasitor keramik monolithic kalawan sinyal frékuénsi luhur alus sakumaha decoupling kapasitor. Anggo kapasitor tantalum kapasitas ageung atanapi kapasitor poliéster tibatan kapasitor éléktrolitik salaku kapasitor neundeun énergi pikeun ngecas sirkuit. Kusabab induktansi anu disebarkeun tina kapasitor éléktrolitik ageung, éta henteu sah pikeun frékuénsi luhur. Nalika nganggo kapasitor éléktrolitik, paké aranjeunna sapasang sareng kapasitor decoupling kalayan ciri frékuénsi luhur anu saé.

5 Téhnik desain sirkuit-speed tinggi séjén

Cocog impedansi nujul kana kaayaan kerja dimana impedansi beban sareng impedansi internal sumber éksitasi diadaptasi pikeun silih pikeun kéngingkeun kaluaran kakuatan maksimal. Pikeun wiring PCB-speed tinggi, guna nyegah pantulan sinyal, impedansi sirkuit diperlukeun janten 50 Ω. Ieu mangrupikeun angka perkiraan. Sacara umum, éta diatur yén baseband kabel coaxial nyaéta 50 Ω, pita frékuénsi nyaéta 75 Ω, sareng kawat twisted nyaéta 100 Ω. Ieu ngan hiji integer, pikeun genah cocog. Numutkeun kana analisa sirkuit khusus, terminasi AC paralel diadopsi, sareng jaringan résistor sareng kapasitor dianggo salaku impedansi terminasi. Résistansi terminasi R kedah kirang atanapi sami sareng impedansi jalur transmisi Z0, sareng kapasitansi C kedah langkung ageung tibatan 100 pF. Disarankeun make 0.1UF multilayer kapasitor keramik. Kapasitor boga fungsi blocking frékuénsi lemah sareng ngalirkeun frékuénsi luhur, jadi résistansi R teu beban DC tina sumber nyetir, jadi metoda terminasi ieu teu boga konsumsi kakuatan DC.

Crosstalk nujul kana gangguan noise tegangan teu dihoyongkeun disababkeun ku gandeng éléktromagnétik ka garis transmisi padeukeut nalika sinyal propagates dina jalur transmisi. Gandeng dibagi jadi gandeng kapasitif jeung gandeng induktif. Crosstalk kaleuleuwihan bisa ngabalukarkeun triggering palsu tina sirkuit jeung ngabalukarkeun sistem gagal jalan normal. Numutkeun sababaraha ciri crosstalk, sababaraha metode utama pikeun ngirangan crosstalk tiasa diringkeskeun:

(1) Ningkatkeun jarak garis, ngirangan panjang paralel, sareng nganggo metode jog pikeun kabel upami diperyogikeun.

(2) Nalika garis sinyal-speed tinggi minuhan kaayaan, nambahkeun cocog terminasi bisa ngurangan atawa ngaleungitkeun reflections, kukituna ngurangan crosstalk.

(3) Pikeun jalur transmisi microstrip jeung jalur transmisi strip, restricting jangkungna renik ka dina rentang luhureun pesawat taneuh nyata bisa ngurangan crosstalk.

(4) Nalika spasi wiring idin, selapkeun kawat taneuh antara dua kawat kalawan crosstalk leuwih serius, nu bisa maénkeun peran dina isolasi jeung ngurangan crosstalk.

Alatan kurangna analisis-speed tinggi na hidayah simulasi dina desain PCB tradisional, kualitas sinyal teu bisa dijamin, sarta lolobana masalah teu bisa kapanggih nepi ka uji piring-nyieun. Ieu greatly ngurangan efisiensi desain jeung ngaronjatkeun biaya, nu écés disadvantageous dina kompetisi pasar galak. Ku alatan éta, pikeun desain PCB-speed tinggi, jalma di industri geus ngajukeun gagasan design anyar, nu geus jadi “luhur-handap” metoda design. Sanggeus rupa-rupa analisis kawijakan jeung optimasi, lolobana masalah mungkin geus dihindari sarta loba tabungan geus dijieun. Waktosna pikeun mastikeun yén anggaran proyék kacumponan, papan dicitak kualitas luhur diproduksi, sareng kasalahan tés anu pikasieuneun sareng mahal dihindari.

Pamakéan garis diferensial pikeun ngirimkeun sinyal digital mangrupa ukuran éféktif pikeun ngadalikeun faktor nu ngancurkeun integritas sinyal dina sirkuit digital-speed tinggi. Garis diferensial dina papan sirkuit anu dicitak sami sareng pasangan jalur transmisi terpadu gelombang mikro diferensial anu damel dina modeu kuasi-TEM. Di antarana, garis diferensial dina luhureun atawa handap PCB sarua jeung garis microstrip gandeng tur perenahna dina lapisan jero PCB multilayer. Sinyal digital dikirimkeun dina jalur diferensial dina modeu transmisi ganjil, nyaéta, bédana fase antara sinyal positip sareng négatip nyaéta 180°, sareng noise dipasangkeun dina sapasang jalur diferensial dina modeu umum. Tegangan atawa arus sirkuit dikurangan, ku kituna sinyal bisa diala pikeun ngaleungitkeun noise mode umum. Amplitudo tegangan low atanapi kaluaran drive ayeuna tina pasangan garis diferensial minuhan sarat integrasi-speed tinggi jeung konsumsi kakuatan low.

6 salam panutup

With the continuous development of electronic technology, it is imperative to understand the theory of signal integrity to guide and verify the design of high-speed PCBs. Some experience summarized in this article can help high-speed circuit PCB designers shorten the development cycle, avoid unnecessary detours, and save manpower and material resources. Designers must continue to research and explore in actual work, continue to accumulate experience, and combine new technologies to design high-speed PCB circuit boards with excellent performance.