Entegre devre çıkış anahtarlama hızının artması ve PCB board 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. Bir PCB üzerindeki yüksek sinyal hızı, uç bileşenlerin yanlış yerleştirilmesi veya yüksek hızlı sinyallerin yanlış kablolanması, sistemin yanlış veri çıkışına, devrenin düzgün çalışmamasına veya hiç çalışmamasına neden olabilecek sinyal bütünlüğü sorunlarına neden olabilir. PCB tasarımında sinyal bütünlüğünün nasıl tam olarak dikkate alınacağı ve etkin kontrol önlemlerinin nasıl alınacağı, PCB tasarım endüstrisinde sıcak bir konu haline gelmiştir.

Signal integrity Problem Good signal integrity means that the signal can respond with the correct timing and voltage level values when required. Tersine, sinyal düzgün yanıt vermediğinde, bir sinyal bütünlüğü sorunu vardır. Sinyal bütünlüğü sorunları, sinyal bozulmasına, zamanlama hatalarına, yanlış verilere, adres ve kontrol hatlarına ve sistemin yanlış çalışmasına ve hatta sistem çökmesine neden olabilir veya doğrudan yol açabilir. PCB tasarım uygulaması sürecinde insanlar birçok PCB tasarım kuralı biriktirmiştir. PCB tasarımında, PCB’nin sinyal bütünlüğü, bu tasarım kurallarına dikkatlice bakılarak daha iyi elde edilebilir.

PCB tasarlarken, öncelikle aşağıdakileri içeren tüm devre kartının tasarım bilgilerini anlamalıyız:

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. Sinyal hattının tipi, hız ve aktarım yönü, sinyal hattının empedans kontrol gereksinimleri, veri yolu hızı yönü ve sürüş durumu, anahtar sinyaller ve koruma önlemleri;

4. Güç kaynağı türü, toprak türü, güç kaynağı ve toprak için gürültü toleransı gereksinimleri, güç kaynağının ve yer düzleminin ayarlanması ve bölümlere ayrılması;

5. Saat hatlarının türleri ve oranları, saat hatlarının kaynağı ve yönü, saat gecikmesi gereksinimleri, en uzun hat gereksinimleri.

PCB katmanlı tasarım

Devre kartının temel bilgilerini anladıktan sonra, devre kartı maliyeti ve sinyal bütünlüğünün tasarım gereksinimlerini tartmak ve makul sayıda kablo katmanı seçmek gerekir. 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. Referans düzlemi tercihen yer düzlemi olacaktır. Hem güç kaynağı hem de zemin düzlemi referans düzlemi olarak kullanılabilir ve her ikisinin de belirli ekranlama işlevi vardır. Bununla birlikte, güç kaynağı düzleminin koruma etkisi, daha yüksek karakteristik empedansı ve güç kaynağı düzlemi ile referans zemin seviyesi arasındaki daha büyük potansiyel farkı nedeniyle yer düzlemininkinden çok daha düşüktür.

2. Digital circuit and analog circuit are layered. Tasarım maliyetlerinin izin verdiği durumlarda, dijital ve analog devreleri ayrı katmanlarda düzenlemek en iyisidir. If must want to arrange in same wiring layer, can use ditch, add earthing line, the method such as dividing line to remedy. Analog ve dijital güç ve toprak ayrılmalı, asla karıştırılmamalıdır.

3. Bitişik katmanların anahtar sinyal yönlendirmesi, segmentasyon alanını geçmez. Sinyaller, bölge boyunca büyük bir sinyal döngüsü oluşturacak ve güçlü radyasyon üretecektir. 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. Bileşen yüzeyinin altında nispeten tam bir zemin düzlemi olmalıdır. Çok katmanlı plaka için yer düzleminin bütünlüğü mümkün olduğunca korunmalıdır. Yer düzleminde normalde hiçbir sinyal hattının çalışmasına izin verilmez.

5, yüksek frekans, yüksek hız, saat ve diğer önemli sinyal hatlarının bitişik yer düzlemi olmalıdır. 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

Baskılı kartın sinyal bütünlüğü tasarımının anahtarı, PCB’nin performansı ile doğrudan ilgili olan yerleşim ve kablolamadır. Prior to layout, the PCB size must be determined to meet the function at the lowest possible cost. PCB çok büyük ve dağıtılmışsa, iletim hattı çok uzun olabilir, bu da empedansın artmasına, gürültü direncinin azalmasına ve maliyetin artmasına neden olur. Bileşenler birlikte yerleştirilirse, ısı dağılımı zayıftır ve bitişik kablolarda bağlantı karışması meydana gelebilir. Bu nedenle düzen, elektromanyetik uyumluluk, ısı dağılımı ve arayüz faktörleri göz önünde bulundurularak devrenin fonksiyonel birimlerine dayanmalıdır.

Karışık dijital ve analog sinyalli bir PCB yerleştirirken, dijital ve analog sinyalleri karıştırmayın. Analog ve dijital sinyallerin karıştırılması gerekiyorsa, çapraz bağlamanın etkisini azaltmak için dikey olarak hizaladığınızdan emin olun. Devre kartı üzerindeki dijital devre, analog devre ve gürültü üreten devre ayrılarak önce hassas devre yönlendirilmeli ve devreler arasındaki bağlantı yolu ortadan kaldırılmalıdır. Özellikle saat, reset ve kesme hatlarını göz önünde bulundurun, bu hatları yüksek akım anahtar hatları ile paralel yapmayın, aksi takdirde elektromanyetik kuplaj sinyallerinden kolayca zarar görebilir ve beklenmedik bir reset veya kesintiye neden olabilir. The overall layout should follow the following principles:

1. PCB üzerindeki fonksiyonel bölme düzeni, analog devre ve dijital devre farklı uzamsal düzene sahip olmalıdır.

2. Fonksiyonel devre birimlerini düzenlemek için devre sinyal sürecine göre, sinyal akışı aynı yönü koruyacak şekilde.

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. Kolay bozulan bileşenler birbirine çok yakın olmamalı, giriş ve çıkış bileşenleri uzak olmalıdır.

How to design the signal of integrity PCB

PCB kablo tasarımı

Tüm sinyal hatları, PCB kablolamadan önce sınıflandırılmalıdır. 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. Farklı katmanlardaki sinyal kabloları, karışmayı azaltmak için birbirine dikey olarak döşenmelidir. Sinyal hatlarının düzenlenmesi, sinyalin akış yönüne göre en iyi şekilde düzenlenir. Bir devrenin çıkış sinyali hattı, giriş sinyali hattı alanına kadar geri izlenmemelidir. High-speed signal lines should be kept as short as possible to avoid interfering with other signal lines. Çift panel üzerinde gerekirse yüksek hızlı sinyal hattının her iki tarafına izolasyon topraklama kablosu eklenebilir. Çok katmanlı kart üzerindeki tüm yüksek hızlı saat hatları, saat hatlarının uzunluğuna göre ekranlanmalıdır.

Kablolama için genel ilkeler şunlardır:

1. Mümkün olduğunca düşük yoğunluklu kablolama tasarımını ve sinyal kablolarını mümkün olduğunca tutarlı kalınlıkta, empedans eşleşmesine elverişli olarak seçin. Rf devresi için, sinyal hattı yönü, genişliği ve hat aralığının mantıksız tasarımı, sinyal iletim hatları arasında çapraz parazite neden olabilir.

2. Bitişik giriş ve çıkış kablolarından ve uzun mesafeli paralel kablolardan mümkün olduğunca kaçının. Paralel sinyal hatlarının karışmasını azaltmak için sinyal hatları arasındaki boşluk arttırılabilir veya sinyal hatları arasına izolasyon kayışları yerleştirilebilir.

3. PCB üzerindeki çizgi genişliği üniform olacak ve çizgi genişliği mutasyonu olmayacaktır. PCB kablo dirseği 90 derecelik köşe kullanmamalı, hat empedansının sürekliliğini korumak için mümkün olduğunca ark veya 135 derece Açı kullanmalıdır.

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. Telin uzunluğunu mümkün olduğunca azaltmak, telin genişliğini artırmak, telin empedansını azaltmaya elverişlidir.

6. Anahtar kontrol sinyalleri için, durumu aynı anda değiştiren SIGNAL PCB kablolarının sayısı mümkün olduğunca azaltılmalıdır.