site logo

హై స్పీడ్ పిసిబి డిజైన్‌లో ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ ప్రభావాన్ని ఎలా నివారించాలి?

ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ ప్రభావాన్ని ఎలా నివారించాలి హై-స్పీడ్ PCB రూపకల్పన

1. విద్యుదయస్కాంత జోక్యాన్ని అణిచివేసే పద్ధతులు

సిగ్నల్ సమగ్రత సమస్యకు మంచి పరిష్కారం PCB బోర్డు యొక్క విద్యుదయస్కాంత అనుకూలతను (EMC) మెరుగుపరుస్తుంది. PCB బోర్డ్ మంచి గ్రౌండింగ్ ఉందని నిర్ధారించుకోవడం చాలా ముఖ్యమైనది. క్లిష్టమైన డిజైన్ కోసం గ్రౌండ్ లేయర్‌తో కూడిన సిగ్నల్ లేయర్ చాలా ప్రభావవంతమైన పద్ధతి. అదనంగా, సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క బయటి పొర యొక్క సిగ్నల్ సాంద్రతను తగ్గించడం కూడా విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని తగ్గించడానికి మంచి మార్గం. “ఉపరితల వైశాల్యం” సాంకేతికత “బిల్డ్-అప్” PCB డిజైన్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ పద్ధతిని సాధించవచ్చు. సాధారణ-ప్రక్రియ PCB లో ఈ పొరలను వ్యాప్తి చేయడానికి ఉపయోగించే సన్నని ఇన్సులేషన్ పొరలు మరియు మైక్రోపోర్‌ల కలయికను జోడించడం ద్వారా ఉపరితల వైశాల్య పొర సాధించబడుతుంది. ప్రతిఘటన మరియు కెపాసిటెన్స్ ఉపరితలం క్రింద ఖననం చేయబడతాయి మరియు యూనిట్ ప్రాంతానికి సరళ సాంద్రత దాదాపు రెట్టింపు అవుతుంది, తద్వారా PCB వాల్యూమ్ తగ్గుతుంది. PCB ప్రాంతాన్ని తగ్గించడం అనేది రూటింగ్ యొక్క టోపోలాజీపై భారీ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది, అంటే కరెంట్ లూప్ తగ్గుతుంది, శాఖ రౌటింగ్ యొక్క పొడవు తగ్గుతుంది మరియు విద్యుదయస్కాంత వికిరణం ప్రస్తుత లూప్ ప్రాంతానికి దాదాపు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది; At the same time, the small size characteristics mean that high-density pin packages can be used, which in turn reduces the length of the wire, thus reducing the current loop and improving emc characteristics.

2. Strictly control the cable lengths of key network cables

If the design has a high speed jump edge, the transmission line effect on the PCB must be considered. ఈ రోజు సాధారణంగా ఉపయోగించే అధిక గడియార రేటు వేగవంతమైన ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ చిప్స్ మరింత సమస్యాత్మకమైనవి. ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి కొన్ని ప్రాథమిక సూత్రాలు ఉన్నాయి: CMOS లేదా TTL సర్క్యూట్‌లను డిజైన్ కోసం ఉపయోగిస్తే, ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ 10MHz కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు వైరింగ్ పొడవు 7 అంగుళాల కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు. If the operating frequency is 50MHz, the cable length should not be greater than 1.5 inches. Wiring length should be 1 inch if operating frequency reaches or exceeds 75MHz. GaAs చిప్స్ కోసం గరిష్ట వైరింగ్ పొడవు 0.3 అంగుళాలు ఉండాలి. ఇది మించిపోతే, ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ సమస్య ఉంది.

3. కేబులింగ్ యొక్క టోపోలాజీని సరిగ్గా ప్లాన్ చేయండి

Another way to solve the transmission line effect is to choose the correct routing path and terminal topology. కేబులింగ్ టోపోలాజీ అనేది నెట్‌వర్క్ కేబుల్ యొక్క కేబులింగ్ సీక్వెన్స్ మరియు నిర్మాణాన్ని సూచిస్తుంది. హై-స్పీడ్ లాజిక్ పరికరాలను ఉపయోగించినప్పుడు, శాఖ పొడవును చాలా తక్కువగా ఉంచకపోతే సిగ్నల్ ట్రంక్ శాఖల ద్వారా వేగంగా మారుతున్న అంచులతో సిగ్నల్ వక్రీకరించబడుతుంది. సాధారణంగా, PCB రూటింగ్ రెండు ప్రాథమిక టోపోలాజీలను అవలంబిస్తుంది, అవి డైసీ చైన్ రౌటింగ్ మరియు స్టార్ డిస్ట్రిబ్యూషన్.

డైసీ-చైన్ వైరింగ్ కోసం, వైరింగ్ డ్రైవర్ చివరలో మొదలవుతుంది మరియు ప్రతి స్వీకరించే ముగింపుకు చేరుకుంటుంది. If a series resistor is used to change the signal characteristics, the position of the series resistor should be close to the driving end. కేబులింగ్ యొక్క అధిక హార్మోనిక్ జోక్యాన్ని నియంత్రించడంలో డైసీ చైన్ కేబులింగ్ ఉత్తమమైనది. అయితే, ఈ రకమైన వైరింగ్ అతి తక్కువ ప్రసార రేటును కలిగి ఉంది మరియు 100%ఉత్తీర్ణత సాధించడం అంత సులభం కాదు. వాస్తవ రూపకల్పనలో, మేము డైసీ చైన్ వైరింగ్‌లో బ్రాంచ్ పొడవును వీలైనంత తక్కువగా చేయాలనుకుంటున్నాము మరియు సురక్షితమైన పొడవు విలువ ఇలా ఉండాలి: స్టబ్ ఆలస్యం < = Trt * 0.1.

ఉదాహరణకు, హై-స్పీడ్ TTL సర్క్యూట్లలో శాఖ చివరలు 1.5 అంగుళాల కంటే తక్కువ పొడవు ఉండాలి. ఈ టోపోలాజీ తక్కువ వైరింగ్ స్థలాన్ని ఆక్రమిస్తుంది మరియు ఒకే రెసిస్టర్ మ్యాచింగ్ ద్వారా ముగించవచ్చు. అయితే, ఈ వైరింగ్ నిర్మాణం వివిధ సిగ్నల్ రిసీవర్ వద్ద సిగ్నల్ స్వీకరించడం సమకాలీకరించబడదు.

The star topology can effectively avoid the problem of clock signal synchronization, but it is very difficult to finish the wiring manually on the PCB with high density. స్టార్ కేబులింగ్ పూర్తి చేయడానికి ఆటోమేటిక్ కేబులర్ ఉపయోగించడం ఉత్తమ మార్గం. A terminal resistor is required on each branch. The value of the terminal resistance should match the characteristic impedance of the wire. లక్షణమైన ఇంపెడెన్స్ విలువలు మరియు టెర్మినల్ మ్యాచింగ్ రెసిస్టెన్స్ విలువలను లెక్కించడానికి ఇది మానవీయంగా లేదా CAD టూల్స్ ద్వారా చేయవచ్చు.

While simple terminal resistors are used in the two examples above, a more complex matching terminal is optional in practice. మొదటి ఎంపిక RC మ్యాచ్ టెర్మినల్. RC మ్యాచింగ్ టెర్మినల్స్ విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గించగలవు, కానీ సిగ్నల్ ఆపరేషన్ సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది. క్లాక్ లైన్ సిగ్నల్ మ్యాచింగ్ ప్రాసెసింగ్ కోసం ఈ పద్ధతి చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది. ప్రతికూలత ఏమిటంటే, RC మ్యాచింగ్ టెర్మినల్‌లోని కెపాసిటెన్స్ సిగ్నల్ ఆకారం మరియు ప్రచారం వేగాన్ని ప్రభావితం చేయవచ్చు.

The series resistor matching terminal incurs no additional power consumption, but slows down signal transmission. This approach is used in bus-driven circuits where time delays are not significant. సిరీస్ రెసిస్టర్ మ్యాచింగ్ టెర్మినల్ కూడా బోర్డులో ఉపయోగించే పరికరాల సంఖ్యను మరియు కనెక్షన్ల సాంద్రతను తగ్గించే ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది.

The final method is to separate the matching terminal, in which the matching element needs to be placed near the receiving end. దీని ప్రయోజనం ఏమిటంటే ఇది సిగ్నల్‌ని తీసివేయదు మరియు శబ్దాన్ని నివారించడానికి చాలా మంచిది. సాధారణంగా TTL ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్స్ (ACT, HCT, FAST) కోసం ఉపయోగిస్తారు.

In addition, the package type and installation type of the terminal matching resistor must be considered. SMD surface mount resistors generally have lower inductance than through-hole components, so SMD package components are preferred. There are also two installation modes for ordinary straight plug resistors: vertical and horizontal.

నిలువు మౌంటు మోడ్‌లో, ప్రతిఘటనలో చిన్న మౌంటు పిన్ ఉంటుంది, ఇది నిరోధకత మరియు సర్క్యూట్ బోర్డ్ మధ్య ఉష్ణ నిరోధకతను తగ్గిస్తుంది మరియు నిరోధక వేడిని మరింత సులభంగా గాలిలోకి విడుదల చేస్తుంది. కానీ పొడవైన నిలువు సంస్థాపన నిరోధకం యొక్క ఇండక్టెన్స్‌ను పెంచుతుంది. Horizontal installation has lower inductance due to lower installation. However, the overheated resistance will drift, and in the worst case, the resistance will become open, resulting in PCB wiring termination matching failure, becoming a potential failure factor.

4. ఇతర వర్తించే సాంకేతికతలు

IC విద్యుత్ సరఫరాపై తాత్కాలిక వోల్టేజ్ ఓవర్‌షూట్‌ను తగ్గించడానికి, డికాప్లింగ్ కెపాసిటర్‌ను IC చిప్‌కు జోడించాలి. ఇది విద్యుత్ సరఫరాపై బర్ర్‌ల ప్రభావాన్ని సమర్థవంతంగా తొలగిస్తుంది మరియు ప్రింటెడ్ బోర్డ్‌లోని పవర్ లూప్ నుండి రేడియేషన్‌ను తగ్గిస్తుంది.

విద్యుత్ సరఫరా పొరకు కాకుండా విడదీసే కెపాసిటర్‌ను ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ యొక్క విద్యుత్ సరఫరా లెగ్‌కి నేరుగా కనెక్ట్ చేసినప్పుడు బుర్ స్మూతింగ్ ప్రభావం ఉత్తమంగా ఉంటుంది. అందుకే కొన్ని పరికరాలు వాటి సాకెట్లలో డీకప్లింగ్ కెపాసిటర్‌లను కలిగి ఉంటాయి, మరికొన్నింటికి డీకప్లింగ్ కెపాసిటర్ మరియు పరికరం మధ్య దూరం తగినంత చిన్నదిగా ఉండాలి.

విద్యుత్ సరఫరా వోల్టేజ్ యొక్క తాత్కాలిక ఓవర్‌షూట్‌ను తగ్గించడానికి ఏదైనా అధిక వేగం మరియు అధిక విద్యుత్ వినియోగ పరికరాలను సాధ్యమైనంతవరకు కలిసి ఉంచాలి.

పవర్ లేయర్ లేకుండా, పొడవైన విద్యుత్ లైన్లు సిగ్నల్ మరియు లూప్ మధ్య లూప్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, ఇది రేడియేషన్ మూలంగా మరియు ఇండక్టివ్ సర్క్యూట్‌గా పనిచేస్తుంది.

అదే నెట్‌వర్క్ కేబుల్ లేదా ఇతర కేబులింగ్ గుండా వెళ్ళని లూప్‌ను ఏర్పరుస్తున్న కేబ్లింగ్‌ను ఓపెన్ లూప్ అంటారు. If the loop passes through the same network cable, other routes form a closed loop. In both cases, the antenna effect (line antenna and ring antenna) can occur.