Leiterplatte Blog - Eine High-Speed DSP PCB Board Anti-Jamming Design Technologie

In Bezug auf Leiterplattenanwendungen haben BGA-Pakete die Eigenschaften hoher Erfolgsrate, niedriger Reparaturrate und hoher Zuverlässigkeit und werden immer häufiger verwendet. Das heißt, das Design auf Platinenebene beinhaltet viele High-Speed-Digital-Schaltungstechniken. In Hochgeschwindigkeitssystemen ist die Erzeugung von Störeinflüssen der Einflussfaktor, und Hochfrequenzschaltungen erzeugen auch Strahlung und Kollisionen, während schnellere Kantenraten Klingeln, Reflexionen und Übersprechen erzeugen. Wenn die Besonderheit des Hochgeschwindigkeitssignallayouts und der Verkabelung nicht berücksichtigt wird, funktioniert die entworfene Leiterplatte nicht richtig. Daher ist das erfolgreiche Design der Leiterplatte ein sehr kritisches Glied im DSPs-Schaltungsdesignprozess.

1. Übertragungsleitungseffekt1.1 SignalintegritätDie Signalintegrität umfasst hauptsächlich Reflexion, Klingeln, Ground Bounce und Übersprechen. Die Leiterbahnen auf der Leiterplatte können den Reihen- und Parallelstrukturen von Kondensatoren, Widerständen und Induktivitäten entsprechen, die in Abbildung 1 gezeigt werden. Typischer Wert des Serienwiderstands 0.25D./R-4). 55DJft, der parallele Widerstand ist normalerweise sehr hoch. Nachdem der eigentlichen PCB-Verbindung parasitärer Widerstand, Kapazität und Induktivität hinzugefügt wurde, wird die Endimpedanz auf der Verbindung die charakteristische Impedanz zo genannt. Wenn die Impedanz der Übertragungsleitung und des Empfangsenden nicht übereinstimmen, kann dies zu Reflexionen und Schwingungen des Signals führen. Äquivalente Schaltung von Leiterplatten-Leiterbahnen: Änderungen in der Routinggeometrie, falsche Kabelabschlüsse, Übertragung durch Steckverbinder und Unterbrechungen in der Leistungsebene können Reflexionen verursachen. Überschuss und Unterschießen werden erzeugt, wenn sich das Signal an den steigenden und fallenden Kanten des Pegels ändert, was sofort Störungen erzeugt, die höher oder niedriger als der stabile Pegel sind, die das Gerät leicht beschädigen können. Klingeln und Klingeln des Signals werden durch falsche Induktivität bzw. Kapazität auf der Leitung verursacht. Klingeln kann durch ordnungsgemäße Beendigung reduziert werden. Wenn es einen großen Stromstoß in der Schaltung gibt, verursacht dies Erdprall. Wenn ein großer transienter Strom durch die Leistungsebene des Chips und der Platine fließt, verursachen die parasitäre Induktivität und der Widerstand zwischen dem Chippaket und der Leistungsebene Stromversorgungsgeräusche. Übersprechen ist ein Kopplungsproblem zwischen zwei Signalleitungen, und die gegenseitige Induktivität und gegenseitige Kapazität zwischen den Signalleitungen verursachen Rauschen auf der Leitung. Kapazitive Kupplung induziert Kupplungsstrom, während induktive Kupplung Kupplungsspannung induziert. Die Parameter der Leiterplattenschicht, der Abstand zwischen den Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften des Antriebs- und Empfangsenden und das Drahtabschlussverfahren haben alle einen bestimmten Einfluss auf das Übersprechen.

1.2 SolutionEinige Maßnahmen, die ergriffen werden müssen, um allgemeine Probleme zu lösen: Die Leistungsebene schränkt die Richtung des Stromflusses nicht ein, und die Rückleitung kann dem Pfad der Impedanz folgen, das heißt in der Nähe der Signalleitung. Dies könnte Stromschleifen bilden, was für ein Hochgeschwindigkeitssystem der richtige Weg wäre. Die Stromversorgungsschicht beseitigt jedoch nicht Leitungsaufwand, und wenn Sie nicht auf den Stromverteilungspfad achten, erzeugen alle Systeme Rauschen und verursachen Fehler. Daher sind spezielle Filter erforderlich, die durch Bypass-Kondensatoren realisiert werden. Im Allgemeinen wird ein Kondensator von 1 bis 1Op.F am Leistungseingangsende der Platine platziert, und ein Kondensator von 0.01p.F bis U0.1 wird zwischen den Leistungs- und Massepunkten jedes aktiven Geräts auf der Platine platziert. Der Bypass-Kondensator wirkt wie ein Filter. Der große Kondensator (10aF) wird am Stromeingang platziert, um das niederfrequente (60Hz) Rauschen außerhalb der Platine herauszufiltern. Das Geräusch, das von den aktiven Komponenten auf der Platine erzeugt wird, liegt bei 100MHz oder höher. Um Oberschwingungen zu erzeugen, sind die Bypass-Kondensatoren zwischen jedem Chip normalerweise viel kleiner als die Kondensatoren am Stromeingang auf der Platine. Erfahrungsgemäß wird, wenn das Design mit analog und digital gemischt wird, die Leiterplatte in analoge und digitale Teile unterteilt, das analoge Gerät in den analogen Teil gelegt, das digitale Gerät in den digitalen Teil platziert und der A/D-Konverter über den Bereich platziert. Das analoge Signal und das digitale Signal werden in ihren jeweiligen Bereichen geroutet, um sicherzustellen, dass der Rückstrom des digitalen Signals nicht in die Masse des analogen Signals fließt. Bypass und Entkopplung sollen die Übertragung von Energie von einem Stromkreis zum anderen verhindern. Die Aufmerksamkeit sollte auf die drei Schaltungsbereiche der Stromversorgungsschicht, der unteren Leitungsschicht, der Komponenten und des internen Stromanschlusses gelegt werden. Versuchen Sie, die Breite des Netzteils und des Erdungskabels zu erweitern. Das Erdungskabel ist breiter als die Stromversorgungsleitung. "'0.07mm, Netzkabel ist 1.2"'2.5 n'Lrfl. Verwenden Sie eine großflächige Kupferschicht als Massedraht und verbinden Sie die ungenutzten Stellen auf der Leiterplatte mit der Masse als Massedraht. Oder machen Sie eine mehrschichtige Platine, Stromversorgung, Erdungskabel nehmen jeweils eine Schicht ein. Konfigurieren Sie einen 0.01 Kern Keramik Kondensator für jeden IC Chip. Ist der Platz der Leiterplatte zu klein, um Platz zu finden, kann für jeden 4-10 Chip ein 1-10 Kern Tantal Elektrolytkondensator konfiguriert werden. Die Hochfrequenz-Impedanz dieses Geräts ist besonders klein, und die Impedanz liegt im Bereich von 500kI-Iz-20MHz. Weniger als lQ, und der Leckstrom ist sehr klein (unter O.5LlA).Der Entkopplungsfilterkondensator muss in der Nähe des integrierten Schaltkreises installiert werden und bestrebt sein, eine kurze Kondensatorleitung und einen kleinen transienten Stromschleifenbereich zu haben, insbesondere der Hochfrequenz-Bypass-Kondensator kann keine Leitung haben. Wenn das System bei 50MHz arbeitet, gibt es Übertragungsleitungseffekte und Signalintegritätsprobleme, und traditionelle Maßnahmen können verwendet werden, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen; und wenn die Systemuhr 120MHz erreicht, ist es notwendig, die Verwendung von High-Speed-Schaltungsdesignwissen zu berücksichtigen. Andernfalls basierend auf traditionellen Methoden Die entworfene Leiterplatte funktioniert nicht richtig. Daher ist das Hochgeschwindigkeits-PCB-Schaltungsdesign zu einer Designtechnologie geworden, die Elektroniksystemdesigner beherrschen müssen.2. PCB-Board High-Speed-Signal-Schaltungstechnologie2.1 High-Speed-Signal-RoutingDie Verwendung von Mehrschichtplatinen für High-Speed-Signalverdrahtung ist nicht nur für die Verdrahtung notwendig, sondern auch ein effektives Mittel, um Interferenzen zu reduzieren. Es ist notwendig, die Anzahl der Schichten vernünftig zu wählen, um die Größe der Leiterplatte zu verringern, die Zwischenschicht vollständig zu nutzen, um Abschirmung einzurichten und die nächste Erdung zu realisieren, die die parasitäre Induktivität effektiv reduzieren kann, die Signalübertragungslänge verkürzen, die Kreuzstörung zwischen Signalen verringern kann usw., Alle diese sind sehr wichtig für Hochgeschwindigkeitsstrukturen. Die Zuverlässigkeit der Arbeit ist vorteilhaft. Nach einigen Daten ist das Rauschen der vierschichtigen Platine 20dB niedriger als das der doppelseitigen Platine, wenn dasselbe Material in den Proceedings of the 248 Achte Nationale Strahlungsresistente Elektronik und Elektromagnetische Pulsakademische Austauschkonferenz verwendet wird. Je weniger das Blei gebogen wird, desto besser. Es nimmt eine volle gerade Linie an und muss gedreht werden. Es kann durch eine 45-Grad-gebrochene Linie oder einen Lichtbogen gedreht werden, der die externe Emission und gegenseitige Kopplung von Hochgeschwindigkeitssignalen verringern und die Strahlung und Reflexion von Signalen reduzieren kann. Die Leitungen zwischen den Pins von Hochgeschwindigkeitsschaltgeräten sollten so kurz wie möglich sein. Je länger der Führungsdraht ist, desto größer sind die verteilte Induktivität und die verteilte Kapazität, die Reflexion und Oszillation im Hochgeschwindigkeitsschaltsystem verursachen. Je geringer der Wechsel der Bleischichten zwischen den Pins von Hochgeschwindigkeitsschaltgeräten ist, desto besser, d.h. je weniger Durchkontaktierungen im Komponentenverbindungsprozess verwendet werden, desto besser. Gemäß Messung kann ein Durchgangsloch 0,5pF verteilter Kapazität bewirken, was zu einer signifikanten Erhöhung der Verzögerung der Schaltung führt. Bei der Hochgeschwindigkeitsschaltverdrahtung sollte auf die "Querstörung" geachtet werden, die durch die parallele Verdrahtung von Signalleitungen in unmittelbarer Nähe verursacht wird. Wenn eine parallele Verteilung nicht vermieden werden kann, kann eine große Fläche "Masse" auf der gegenüberliegenden Seite der parallelen Signalleitungen angeordnet werden, um Störungen zu reduzieren. Auf zwei benachbarten Schichten müssen die Richtungen der Spuren senkrecht zueinander liegen. Für besonders wichtige Signalleitungen oder lokale Einheiten werden Maßnahmen zur Umgehung des Erdungskabels umgesetzt. Ein Schutzerdungskabel kann an der Peripherie angebracht werden, während die Signalspuren wie Taktsignale und analoge Hochgeschwindigkeitssignale nicht leicht gestört werden und die zu schützenden Signaldrähte in der Mitte eingeklemmt werden können. Verschiedene Signalspuren können keine Schleifen bilden, und Erdungskabel können keine Stromschleifen bilden.