Med ökningen av integrerad krets utgång växlingshastighet och PCB-kort densitet, har Signal Integrity blivit en av de frågor som måste beröras i höghastighets digital PCB-design. Parametrarna för komponenter och PCB-kort, layouten av komponenter på PCB-kortet, ledningar för höghastighetssignalledning och andra faktorer, Kan orsaka problem med signalintegriteten.

För PCB-layouter kräver signalintegritet en kortlayout som inte påverkar signaltiming eller spänning, medan för kretsledningar kräver signalintegritet termineringselement, layoutstrategier och ledningsinformation. Hög signalhastighet på ett kretskort, felaktig placering av ändkomponenter eller felaktig koppling av höghastighetssignaler kan orsaka signalintegritetsproblem, vilket kan leda till att systemet matar ut felaktiga data, kretsen fungerar felaktigt eller inte fungerar alls. Hur man tar signalintegritet i full hänsyn och vidtar effektiva kontrollåtgärder i PCB-design har blivit ett hett ämne inom PCB-designindustrin.

Signalintegritet Problem God signalintegritet innebär att signalen kan svara med rätt timing och spänningsnivåvärden vid behov. Omvänt, när signalen inte svarar korrekt, finns det ett signalintegritetsproblem. Signalintegritetsproblem kan leda till eller direkt leda till signalförvrängning, tidsfel, felaktiga data, adress- och kontrolllinjer och systemfel, eller till och med systemkrasch. I processen med PCB -designpraxis har människor samlat på sig många PCB -designregler. I PCB-design kan signalintegriteten för PCB uppnås bättre genom att noggrant hänvisa till dessa designregler.

När vi designar PCB bör vi först förstå designinformationen för hela kretskortet, som huvudsakligen inkluderar:

1. Antalet enheter, enhetsstorlek, enhetspaket, chiphastighet, om PCB är uppdelat i låghastighets-, medelhastighets- och höghastighetsområde, vilket är gränssnittets ingångs- och utgångsområde;

2. Den övergripande layouten krav, enhet layout plats, om det finns en hög effekt enhet, chip enhet värmeavledning speciella krav;

3. Typ av signalledning, hastighet och överföringsriktning, krav på impedansstyrning för signalledning, busshastighetsriktning och körsituation, nyckelsignaler och skyddsåtgärder;

4. Typ av strömförsörjning, typ av jord, brustoleranskrav för strömförsörjning och jord, inställning och segmentering av strömförsörjning och jordplan;

5. Typer och hastigheter för klocklinjer, källor och riktning för klocklinjer, krav på fördröjning av klocka, längsta krav på linje.

PCB skiktad design

Efter att ha förstått kretskortets grundläggande information är det nödvändigt att väga designkraven för kretskortets kostnad och signalintegritet och välja ett rimligt antal ledningsskikt. För närvarande har kretskortet successivt utvecklats från enkellager, dubbellager och fyra lager till mer flerlagers kretskort. Multi-layer PCB design kan förbättra referensytan för signal routing och ge tillbakaflödesväg för signal, vilket är huvudåtgärden för att uppnå god signalintegritet. Följ följande regler när du designar PCB-skiktning:

1. Referensplanet ska helst vara jordplanet. Både strömförsörjning och jordplan kan användas som referensplan, och båda har en viss skärmningsfunktion. Emellertid är skärmningseffekten för strömförsörjningsplanet mycket lägre än jordplanets på grund av dess högre karakteristiska impedans och större potentialskillnad mellan strömförsörjningsplanet och referensjordnivån.

2. Digital krets och analog krets är skiktade. Där designkostnaderna tillåter är det bäst att anordna digitala och analoga kretsar på separata lager. Om måste vilja ordna i samma ledningsskikt, kan använda dike, lägg till jordledning, metoden som skiljelinje för att åtgärda. Analog och digital ström och jord måste separeras, aldrig blandas.

3. Nyckelsignaldirigeringen av intilliggande lager passerar inte segmenteringsområdet. Signaler kommer att bilda en stor signalslinga över regionen och generera stark strålning. Om signalkabeln måste korsa området när jordkabeln delas, kan en enda punkt anslutas mellan marken för att bilda en kopplingsbrygga mellan de två jordpunkterna, och sedan kan kabeln dras genom kopplingsbryggan.

4. Det ska finnas ett relativt fullständigt jordplan under komponentytan. Jordplanets integritet måste bibehållas så långt som möjligt för flerskiktsplattan. Inga signalledningar får normalt köras i markplanet.

5, hög frekvens, hög hastighet, klocka och andra viktiga signallinjer bör ha intilliggande jordplan. På detta sätt är avståndet mellan signalledningen och jordledningen endast avståndet mellan PCB-skikten, så den faktiska strömmen flyter alltid i jordledningen direkt under signalledningen, bildar den minsta signalslingan och minskar strålningen.

Hur man designar signalen av integritet PCB

PCB layout design

Nyckeln till signalintegritetsdesign för tryckt kort är layout och ledningar, som är direkt relaterad till prestanda hos PCB. Inför layout måste PCB-storleken bestämmas för att uppfylla funktionen till lägsta möjliga kostnad. Om kretskortet är för stort och distribuerat kan överföringsledningen vara mycket lång, vilket resulterar i ökad impedans, minskat bullermotstånd och ökade kostnader. Om komponenterna placeras tillsammans är värmeavledningen dålig och kopplingsöverhörning kan uppstå i intilliggande ledningar. Därför måste layouten baseras på kretsens funktionella enheter, samtidigt som elektromagnetisk kompatibilitet, värmeavledning och gränssnittsfaktorer beaktas.

När du lägger ut ett kretskort med blandade digitala och analoga signaler, blanda inte digitala och analoga signaler. Om analoga och digitala signaler måste blandas, se till att linjera vertikalt för att minska effekten av korskoppling. Den digitala kretsen, analoga kretsen och brusgenererande kretsen på kretskortet bör separeras, och den känsliga kretsen bör dirigeras först, och kopplingsvägen mellan kretsarna bör elimineras. Tänk i synnerhet på klockan, återställ och avbryt ledningar, parallellera inte dessa ledningar med högströmbrytare, annars lätt skadade av elektromagnetiska kopplingssignaler, vilket orsakar oväntad återställning eller avbrott. Den övergripande layouten bör följa följande principer:

1. Funktionell partitionslayout, analog krets och digital krets på kretskort bör ha olika rumslig layout.

2. Enligt kretssignalprocessen för att ordna de funktionella kretsenheterna, så att signalflödet bibehåller samma riktning.

3. Ta kärnkomponenterna i varje funktionell kretsenhet som centrum, och andra komponenter är arrangerade runt den.

4. Förkorta kopplingen mellan högfrekventa komponenter så mycket som möjligt och försök minska deras fördelningsparametrar.

5. Lättstörda komponenter bör inte vara för nära varandra, ingångs- och utgångskomponenter ska vara långt borta.

Hur man designar signalen av integritet PCB

PCB -kabeldesign

Alla signalledningar bör klassificeras före PCB-kablage. Först av allt, klocklinje, känslig signallinje och sedan höghastighetssignallinje, för att säkerställa att denna typ av signal genom hålet räcker, fördelningsparametrar med goda egenskaper och sedan allmän oviktig signallinje.

Inkompatibla signallinjer bör vara långt borta från varandra och inte parallellkoppla, såsom digital och analog, hög hastighet och låg hastighet, hög ström och liten ström, hög spänning och låg spänning. Signalkablar på olika lager bör dras vertikalt till varandra för att minska överhörning. Arrangemanget av signalledningar är bäst anordnat enligt signalens flödesriktning. Utsignallinjen från en krets ska inte spåras tillbaka till området för ingångssignallinjen. Höghastighetssignallinjer bör hållas så korta som möjligt för att undvika störningar på andra signallinjer. På den dubbla panelen, om det behövs, kan isoleringsjordtråden läggas till på båda sidor av höghastighetssignallinjen. Alla höghastighetsklocklinjer på flerskiktsbrädet bör skärmas enligt längden på klocklinjerna.

De allmänna principerna för kabeldragning är:

1. Så långt det är möjligt att välja ledningskonstruktion med låg densitet och signalledningar så långt som möjligt konsekvent i tjocklek, vilket bidrar till impedansmatchning. För rf-kretsar kan den orimliga utformningen av signallinjeriktning, bredd och linjeavstånd orsaka korsinterferens mellan signalöverföringslinjer.

2. Så långt som möjligt för att undvika intilliggande in- och utgångskablar och parallella kablar över långa avstånd. För att minska överhörning mellan parallella signalledningar kan avståndet mellan signalledningarna ökas eller isoleringsbälten sättas in mellan signalledningarna.

3. Linjebredden på PCB ska vara enhetlig och ingen linjebreddsmutation ska förekomma. Kretskortsböjning bör inte använda 90 graders hörn, bör använda båge eller 135 grader vinkel, så långt det är möjligt för att upprätthålla kontinuiteten i linjeimpedansen.

4. Minimera arean av den aktuella slingan. Den externa strålningsintensiteten för den strömförande kretsen är proportionell mot strömmen som passerar igenom, slingarean och kvadraten på signalfrekvensen. Att minska strömslingans area kan minska den ELEKTROMAGNETISKA störningen av PCB.

5. Så långt som möjligt för att minska längden på tråden, öka bredden på tråden, bidrar till att minska trådens impedans.

6. För omkopplarstyrsignaler bör antalet SIGNAL PCB-ledningar som samtidigt ändrar tillstånd minskas så långt som möjligt.