ด้วยการเพิ่มความเร็วของการเปลี่ยนเอาต์พุตวงจรรวมและ PCB บอร์ด ความหนาแน่น ความสมบูรณ์ของสัญญาณได้กลายเป็นหนึ่งในปัญหาที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบ PCB ดิจิตอลความเร็วสูง พารามิเตอร์ของส่วนประกอบและบอร์ด PCB เค้าโครงของส่วนประกอบบนบอร์ด PCB สายไฟของสายสัญญาณความเร็วสูงและปัจจัยอื่น ๆ อาจทำให้เกิดปัญหากับความสมบูรณ์ของสัญญาณ

สำหรับเลย์เอาต์ PCB ความสมบูรณ์ของสัญญาณต้องใช้เลย์เอาต์ของบอร์ดที่ไม่ส่งผลต่อจังหวะเวลาหรือแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณ ในขณะที่การเดินสายวงจร ความสมบูรณ์ของสัญญาณต้องการองค์ประกอบการสิ้นสุด กลยุทธ์การจัดวาง และข้อมูลการเดินสาย ความเร็วสัญญาณสูงบน PCB, การวางส่วนประกอบปลายไม่ถูกต้อง หรือการเดินสายสัญญาณความเร็วสูงที่ไม่ถูกต้อง อาจทำให้เกิดปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณ ซึ่งอาจทำให้ระบบส่งข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง วงจรทำงานไม่ถูกต้องหรือไม่ทำงานเลย วิธีพิจารณาความสมบูรณ์ของสัญญาณอย่างครบถ้วนและใช้มาตรการควบคุมที่มีประสิทธิภาพในการออกแบบ PCB ได้กลายเป็นประเด็นร้อนในอุตสาหกรรมการออกแบบ PCB

ความสมบูรณ์ของสัญญาณ ปัญหา ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดีหมายความว่าสัญญาณสามารถตอบสนองด้วยค่าเวลาและระดับแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องเมื่อจำเป็น ในทางกลับกัน เมื่อสัญญาณไม่ตอบสนองอย่างถูกต้อง จะเกิดปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณ ปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณอาจนำไปสู่หรือนำไปสู่ความผิดเพี้ยนของสัญญาณ ข้อผิดพลาดด้านเวลา ข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง ที่อยู่และสายควบคุม และระบบทำงานผิดพลาด หรือแม้แต่ระบบล่ม ในกระบวนการฝึกออกแบบ PCB ผู้คนได้สะสมกฎการออกแบบ PCB ไว้มากมาย ในการออกแบบ PCB ความสมบูรณ์ของสัญญาณของ PCB สามารถทำได้ดีกว่าโดยอ้างอิงกฎการออกแบบเหล่านี้อย่างรอบคอบ

เมื่อออกแบบ PCB อันดับแรก เราควรเข้าใจข้อมูลการออกแบบของแผงวงจรทั้งหมด ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วย:

1. จำนวนอุปกรณ์ ขนาดอุปกรณ์ แพ็คเกจอุปกรณ์ อัตราชิป ไม่ว่า PCB จะแบ่งออกเป็นความเร็วต่ำ ความเร็วปานกลาง และพื้นที่ความเร็วสูง ซึ่งเป็นพื้นที่อินพุตและเอาต์พุตของอินเทอร์เฟซ

2. ความต้องการเค้าโครงโดยรวม ตำแหน่งเค้าโครงอุปกรณ์ ไม่ว่าจะมีอุปกรณ์พลังงานสูง ความต้องการพิเศษของอุปกรณ์กระจายความร้อนชิป

3. ประเภทของสายสัญญาณ ความเร็วและทิศทางการส่ง ข้อกำหนดในการควบคุมอิมพีแดนซ์ของสายสัญญาณ ทิศทางความเร็วบัสและสถานการณ์การขับขี่ สัญญาณหลักและมาตรการป้องกัน

4. ประเภทของแหล่งจ่ายไฟ ชนิดของกราวด์ ข้อกำหนดความทนทานต่อเสียงสำหรับแหล่งจ่ายไฟและกราวด์ การตั้งค่าและการแบ่งส่วนของแหล่งจ่ายไฟและระนาบกราวด์

5. ประเภทและอัตราของสายนาฬิกา แหล่งที่มาและทิศทางของสายนาฬิกา ข้อกำหนดการหน่วงเวลาของนาฬิกา ข้อกำหนดสายที่ยาวที่สุด

การออกแบบชั้น PCB

หลังจากทำความเข้าใจข้อมูลพื้นฐานของแผงวงจรแล้ว จำเป็นต้องชั่งน้ำหนักข้อกำหนดด้านการออกแบบของต้นทุนของแผงวงจรและความสมบูรณ์ของสัญญาณ และเลือกจำนวนชั้นสายไฟที่เหมาะสม ปัจจุบันแผงวงจรได้ค่อยๆ พัฒนาจากชั้นเดียว สองชั้น และสี่ชั้นเป็นแผงวงจรหลายชั้นมากขึ้น การออกแบบ PCB แบบหลายชั้นสามารถปรับปรุงพื้นผิวอ้างอิงของการกำหนดเส้นทางสัญญาณและให้เส้นทางการไหลย้อนกลับสำหรับสัญญาณ ซึ่งเป็นมาตรการหลักในการบรรลุความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดี เมื่อออกแบบเลเยอร์ PCB ให้ปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้:

1. ระนาบอ้างอิงควรเป็นระนาบพื้น ทั้งแหล่งจ่ายไฟและระนาบกราวด์สามารถใช้เป็นระนาบอ้างอิงได้ และทั้งคู่มีฟังก์ชันป้องกันบางอย่าง อย่างไรก็ตาม เอฟเฟกต์การป้องกันของระนาบการจ่ายไฟนั้นต่ำกว่าระนาบกราวด์มาก เนื่องจากมีอิมพีแดนซ์ที่มีลักษณะเฉพาะที่สูงกว่าและความต่างศักย์ที่มากขึ้นระหว่างระนาบการจ่ายไฟกับระดับกราวด์อ้างอิง

2. วงจรดิจิตอลและวงจรแอนะล็อกเป็นชั้น ในกรณีที่ต้นทุนการออกแบบเอื้ออำนวย เป็นการดีที่สุดที่จะจัดเรียงวงจรดิจิตอลและแอนะล็อกในชั้นที่แยกจากกัน หากต้องการจัดวางสายไฟในชั้นเดียวกัน สามารถใช้คูน้ำ ต่อสายดิน วิธีเช่น แบ่งสายเพื่อแก้ไข ต้องแยกกำลังและกราวด์อนาล็อกและดิจิตอล ห้ามผสมกัน

3. การกำหนดเส้นทางสัญญาณกุญแจของเลเยอร์ที่อยู่ติดกันไม่ข้ามพื้นที่การแบ่งส่วน สัญญาณจะสร้างวงสัญญาณขนาดใหญ่ทั่วทั้งภูมิภาคและสร้างการแผ่รังสีที่รุนแรง ถ้าสายสัญญาณต้องข้ามพื้นที่เมื่อสายดินถูกแบ่งออก สามารถเชื่อมต่อจุดเดียวระหว่างกราวด์เพื่อสร้างสะพานเชื่อมระหว่างจุดกราวด์ทั้งสอง จากนั้นจึงสามารถเดินสายเคเบิลผ่านบริดจ์เชื่อมต่อได้

4. ควรมีระนาบพื้นค่อนข้างสมบูรณ์ใต้พื้นผิวส่วนประกอบ ต้องรักษาความสมบูรณ์ของระนาบพื้นให้มากที่สุดสำหรับเพลตหลายชั้น โดยปกติแล้วจะไม่อนุญาตให้ใช้เส้นสัญญาณในระนาบพื้น

5, ความถี่สูง, ความเร็วสูง, นาฬิกาและสายสัญญาณหลักอื่น ๆ ควรมีระนาบพื้นที่อยู่ติดกัน ด้วยวิธีนี้ ระยะห่างระหว่างสายสัญญาณและสายกราวด์เป็นเพียงระยะห่างระหว่างชั้น PCB ดังนั้นกระแสจริงจะไหลในสายกราวด์โดยตรงด้านล่างของสายสัญญาณ ทำให้เกิดพื้นที่วนรอบสัญญาณที่เล็กที่สุดและลดรังสี

วิธีการออกแบบสัญญาณความสมบูรณ์ของ PCB

การออกแบบเค้าโครง PCB

หัวใจสำคัญของการออกแบบความสมบูรณ์ของสัญญาณของบอร์ดที่พิมพ์ออกมาคือเลย์เอาต์และการเดินสาย ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพของ PCB ก่อนการจัดวาง ต้องกำหนดขนาด PCB เพื่อให้ตรงกับฟังก์ชันด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุด หาก PCB มีขนาดใหญ่เกินไปและมีการกระจาย สายส่งอาจยาวมาก ส่งผลให้มีอิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้น ต้านทานเสียงรบกวนลดลง และต้นทุนเพิ่มขึ้น หากวางส่วนประกอบเข้าด้วยกัน การกระจายความร้อนไม่ดี และอาจเกิดการครอสทอล์คคัปปลิ้งในการเดินสายที่อยู่ติดกัน ดังนั้น เลย์เอาต์จะต้องขึ้นอยู่กับหน่วยการทำงานของวงจร โดยคำนึงถึงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า การกระจายความร้อน และปัจจัยส่วนต่อประสาน

เมื่อวาง PCB ที่มีสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อกผสมกัน ห้ามผสมสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อก หากต้องผสมสัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัล ต้องแน่ใจว่าได้จัดแนวในแนวตั้งเพื่อลดผลกระทบของการมีเพศสัมพันธ์ ควรแยกวงจรดิจิตอล วงจรแอนะล็อก และวงจรสร้างเสียงรบกวนบนแผงวงจรออก และควรกำหนดเส้นทางวงจรที่ละเอียดอ่อนก่อน และควรตัดเส้นทางการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างวงจร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ให้พิจารณาสายนาฬิกา สายรีเซ็ต และสายขัดจังหวะ อย่าขนานเส้นเหล่านี้กับเส้นสวิตช์กระแสไฟสูง มิฉะนั้น จะเสียหายได้ง่ายจากสัญญาณการมีเพศสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้เกิดการรีเซ็ตหรือขัดจังหวะโดยไม่คาดคิด เค้าโครงโดยรวมควรเป็นไปตามหลักการดังต่อไปนี้:

1. รูปแบบพาร์ติชั่นการทำงาน วงจรแอนะล็อก และวงจรดิจิตอลบน PCB ควรมีเลย์เอาต์เชิงพื้นที่ต่างกัน

2. ตามกระบวนการสัญญาณวงจรเพื่อจัดเรียงหน่วยวงจรทำงานเพื่อให้สัญญาณไหลเพื่อรักษาทิศทางเดียวกัน

3. นำส่วนประกอบหลักของหน่วยวงจรทำงานแต่ละหน่วยเป็นศูนย์กลาง และส่วนประกอบอื่นๆ ถูกจัดเรียงรอบๆ

4. ลดการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบความถี่สูงให้สั้นที่สุดและพยายามลดพารามิเตอร์การกระจาย

5. ส่วนประกอบที่ถูกรบกวนง่ายไม่ควรอยู่ใกล้กันมากเกินไป ส่วนประกอบอินพุตและเอาต์พุตควรอยู่ไกล

วิธีการออกแบบสัญญาณความสมบูรณ์ของ PCB

การออกแบบสายไฟ PCB

สายสัญญาณทั้งหมดควรจัดประเภทก่อนเดินสาย PCB ประการแรก สายสัญญาณนาฬิกา สายสัญญาณที่ละเอียดอ่อน และสายสัญญาณความเร็วสูง เพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณชนิดนี้ผ่านรูเพียงพอ พารามิเตอร์การกระจายของลักษณะที่ดี และสายสัญญาณทั่วไปที่ไม่สำคัญ

สายสัญญาณที่เข้ากันไม่ได้ควรอยู่ห่างจากกันและไม่ควรเดินสายแบบขนาน เช่น ดิจิตอลและอนาล็อก ความเร็วสูงและความเร็วต่ำ กระแสไฟสูงและกระแสไฟขนาดเล็ก ไฟฟ้าแรงสูงและแรงดันต่ำ ควรวางสายสัญญาณบนชั้นต่างๆ ในแนวตั้งเข้าหากันเพื่อลดการครอสทอล์ค การจัดเรียงสายสัญญาณควรจัดเรียงตามทิศทางการไหลของสัญญาณได้ดีที่สุด สายสัญญาณเอาท์พุตของวงจรไม่ควรย้อนกลับไปยังพื้นที่สายสัญญาณอินพุต สายสัญญาณความเร็วสูงควรให้สั้นที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนสายสัญญาณอื่นๆ บนแผงคู่ หากจำเป็น สามารถเพิ่มสายกราวด์แยกได้ทั้งสองด้านของสายสัญญาณความเร็วสูง สายนาฬิกาความเร็วสูงทั้งหมดบนกระดานหลายชั้นควรได้รับการป้องกันตามความยาวของเส้นนาฬิกา

หลักการทั่วไปสำหรับการเดินสายคือ:

1. เท่าที่เป็นไปได้ในการเลือกการออกแบบสายไฟที่มีความหนาแน่นต่ำ และการเดินสายสัญญาณให้ได้ความหนาที่สม่ำเสมอมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เอื้อต่อการจับคู่อิมพีแดนซ์ สำหรับวงจร rf การออกแบบที่ไม่สมเหตุสมผลของทิศทางของสายสัญญาณ ความกว้าง และระยะห่างระหว่างสายอาจทำให้เกิดการรบกวนระหว่างสายส่งสัญญาณ

2. หลีกเลี่ยงสายอินพุตและเอาต์พุตที่อยู่ติดกันและการเดินสายแบบขนานทางไกลให้มากที่สุด เพื่อลดการครอสทอล์คของสายสัญญาณขนาน สามารถเพิ่มระยะห่างระหว่างสายสัญญาณ หรือสามารถใส่แถบแยกระหว่างสายสัญญาณได้

3. ความกว้างของเส้นบน PCB จะต้องสม่ำเสมอและไม่มีการกลายพันธุ์ของความกว้างของเส้น โค้งงอสายไฟ PCB ไม่ควรใช้มุม 90 องศา ควรใช้ส่วนโค้งหรือมุม 135 องศา เพื่อรักษาความต่อเนื่องของความต้านทานสายให้มากที่สุด

4. ลดพื้นที่ของลูปปัจจุบันให้น้อยที่สุด ความเข้มของการแผ่รังสีภายนอกของวงจรที่มีกระแสไหลเป็นสัดส่วนกับกระแสที่ไหลผ่าน พื้นที่วนรอบ และกำลังสองของความถี่สัญญาณ การลดพื้นที่วนรอบปัจจุบันสามารถลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าของ PCB ได้

5. เท่าที่เป็นไปได้ในการลดความยาวของลวด เพิ่มความกว้างของลวด เอื้อต่อการลดอิมพีแดนซ์ของลวด

6. สำหรับสัญญาณควบคุมสวิตช์ จำนวนสายไฟ SIGNAL PCB ที่เปลี่ยนสถานะพร้อมกันควรลดลงให้มากที่สุด