Sa pagtaas ng integrated circuit output switching speed at Board ng PCB 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. Ang mataas na bilis ng signal sa isang PCB, maling pagkakalagay ng mga end na bahagi, o hindi tamang mga kable ng mga signal na may bilis na bilis ay maaaring maging sanhi ng mga problema sa integridad ng signal, na maaaring maging sanhi ng output ng maling data, ang circuit na gumana nang hindi wasto o hindi talaga gumagana. Kung paano gawin ang integridad ng signal sa buong pagsasaalang-alang at gumawa ng mabisang mga hakbang sa pagkontrol sa disenyo ng PCB ay naging isang mainit na paksa sa industriya ng disenyo ng PCB.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Sa kabaligtaran, kapag ang signal ay hindi tumugon nang maayos, mayroong isang problema sa integridad ng signal. Ang mga problema sa integridad ng signal ay maaaring humantong sa o direktang humantong sa pagbaluktot ng signal, mga error sa timing, maling data, address at mga linya ng kontrol, at maling operasyon ng system, o kahit na pag-crash ng system. Sa proseso ng kasanayan sa disenyo ng PCB, naipon ng mga tao ang maraming mga patakaran sa disenyo ng PCB. Sa disenyo ng PCB, mas makakamit ang integridad ng signal ng PCB sa pamamagitan ng maingat na pagsangguni sa mga panuntunang ito sa disenyo.

Kapag nagdidisenyo ng PCB, dapat muna nating maunawaan ang impormasyon ng disenyo ng buong circuit board, na higit sa lahat kasama ang:

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. Uri ng linya ng signal, bilis at direksyon ng paghahatid, mga kinakailangan sa kontrol ng impedance ng linya ng signal, direksyon ng bilis ng bus at sitwasyon sa pagmamaneho, mga pangunahing signal at hakbang sa proteksyon;

4. Uri ng suplay ng kuryente, uri ng lupa, mga kinakailangan sa pagpapaubaya ng ingay para sa power supply at ground, setting at paghihiwalay ng power supply at ground plane;

5. Mga uri at rate ng mga linya ng orasan, mapagkukunan at direksyon ng mga linya ng orasan, kinakailangan ng pagkaantala ng orasan, pinakamahabang mga kinakailangan sa linya.

Naka-layer na disenyo ng PCB

Matapos maunawaan ang pangunahing impormasyon ng circuit board, kinakailangan upang timbangin ang mga kinakailangan sa disenyo ng gastos ng circuit board at integridad ng signal, at pumili ng isang makatwirang bilang ng mga layer ng mga kable. 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. Ang sanggunian na sasakyang panghimpapawid ay mas gugustuhin na maging ground plan. Ang parehong supply ng kuryente at eroplano sa lupa ay maaaring magamit bilang sanggunian na eroplano, at pareho na may tiyak na pagpapaandar ng kalasag. Gayunpaman, ang epekto ng proteksiyon ng eroplano ng suplay ng kuryente ay mas mababa kaysa sa ground ground dahil sa mas mataas na impedance na katangian at mas malaking potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng power supply na eroplano at ng sangguniang antas ng lupa.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Kung saan pinahihintulutan ang mga gastos sa disenyo, pinakamahusay na ayusin ang mga digital at analog na circuit sa magkahiwalay na mga layer. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Ang analog at digital na lakas at lupa ay dapat na ihiwalay, hindi kailanman halo-halong.

3. Ang pangunahing pagruruta ng signal ng mga katabing layer ay hindi tumatawid sa lugar ng paghihiwalay. Ang mga signal ay bubuo ng malaking signal loop sa buong rehiyon at bubuo ng malakas na radiation. 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. Dapat mayroong isang medyo kumpletong ground plane sa ibaba ng component surface. Ang integridad ng eroplano sa lupa ay dapat na mapanatili hangga’t maaari para sa multilayer plate. Walang mga linya ng signal ang karaniwang pinapayagan na tumakbo sa ground plane.

5, mataas na dalas, mataas na bilis, orasan at iba pang mga pangunahing linya ng signal ay dapat na may katabing ground plane. 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

Ang susi ng disenyo ng integridad ng signal ng naka-print na board ay layout at mga kable, na direktang nauugnay sa pagganap ng PCB. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. Kung ang PCB ay masyadong malaki at ipinamamahagi, ang linya ng paghahatid ay maaaring napakahaba, na nagreresulta sa pagtaas ng impedance, pagbawas ng resistensya ng ingay, at pagtaas ng gastos. Kung ang mga bahagi ay pinagsama-sama, ang pagwawaldas ng init ay hindi maganda, at ang coupling crosstalk ay maaaring mangyari sa katabing mga kable. Samakatuwid, ang layout ay dapat na batay sa mga yunit ng pagganap ng circuit, habang isinasaalang-alang ang electromagnetic pagiging tugma, pagwawaldas ng init at mga kadahilanan ng interface.

Kapag naglalagay ng PCB na may magkahalong digital at analog signal, huwag paghaluin ang digital at analog signal. Kung ang mga analog at digital na signal ay dapat na pinaghalo, siguraduhing pumila nang patayo upang mabawasan ang epekto ng cross-coupling. Ang digital circuit, analog circuit, at noise-generating circuit sa circuit board ay dapat na paghiwalayin, at ang sensitibong circuit ay dapat na unang iruruta, at ang coupling path sa pagitan ng mga circuit ay dapat na alisin. Sa partikular, isaalang-alang ang orasan, i-reset at i-interrupt ang mga linya, huwag i-parallel ang mga linyang ito sa mataas na kasalukuyang switch lines, kung hindi man ay madaling masira ng electromagnetic coupling signal, na nagdudulot ng hindi inaasahang pag-reset o pagkaantala. The overall layout should follow the following principles:

1. Functional na layout ng pagkahati, analog circuit at digital circuit sa PCB ay dapat magkaroon ng iba’t ibang layout ng spatial.

2. Ayon sa proseso ng signal ng circuit upang ayusin ang mga functional circuit unit, upang ang daloy ng signal upang mapanatili ang parehong direksyon.

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. Madaling nabalisa mga sangkap ay hindi dapat maging masyadong malapit sa bawat isa, ang mga bahagi ng input at output ay dapat na malayo.

How to design the signal of integrity PCB

Disenyo ng mga kable ng PCB

Ang lahat ng mga linya ng signal ay dapat na naiuri bago ang mga kable ng PCB. 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. Ang mga signal cables sa iba’t ibang mga layer ay dapat na patayo patayo sa bawat isa upang mabawasan ang crosstalk. Ang pag-aayos ng mga linya ng signal ay pinakamahusay na nakaayos ayon sa direksyon ng daloy ng signal. Ang linya ng output signal ng isang circuit ay hindi dapat i-retraced pabalik sa lugar ng input signal line. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. Sa dobleng panel, kung kinakailangan, ang pagkakahiwalay na ground wire ay maaaring idagdag sa magkabilang panig ng linya ng signal na may bilis. Ang lahat ng mga linya ng orasan na may bilis na bilis sa multilayer board ay dapat maprotektahan ayon sa haba ng mga linya ng orasan.

Ang mga pangkalahatang prinsipyo para sa mga kable ay:

1. Bilang malayo hangga’t maaari upang pumili ng mababang density na disenyo ng mga kable, at ang mga kable ng signal hangga’t maaari ay pare-pareho ang kapal, na nakakatulong sa pagtutugma ng impedance. Para sa circuit ng RF, ang hindi makatuwirang disenyo ng direksyon ng linya ng signal, lapad at spacing ng linya ay maaaring maging sanhi ng pagkagambala ng krus sa pagitan ng mga linya ng paghahatid ng signal.

2. Hangga’t maaari upang maiwasan ang magkatabing input at output wires at long-distance parallel wiring. Upang bawasan ang crosstalk ng mga parallel na linya ng signal, maaaring dagdagan ang espasyo sa pagitan ng mga linya ng signal, o maaaring maglagay ng mga isolation belt sa pagitan ng mga linya ng signal.

3. Ang lapad ng linya sa PCB ay dapat na pare-pareho at walang line width mutation ang magaganap. Ang PCB wiring bend ay hindi dapat gumamit ng 90 degree na sulok, dapat gumamit ng arc o 135 degrees Angle, hangga’t maaari upang mapanatili ang pagpapatuloy ng impedance ng linya.

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. Hangga’t maaari upang bawasan ang haba ng kawad, dagdagan ang lapad ng kawad, na kaaya-aya upang mabawasan ang impedance ng kawad.

6. Para sa mga switch control signal, ang bilang ng mga SIGNAL PCB wiring na nagbabago sa estado nang sabay-sabay ay dapat na bawasan hangga’t maaari.