Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Signalreflow und Quersegmentierung in Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte
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Signalreflow und Quersegmentierung in Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

2022-04-12
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Author:pcb

Regarding the signal return and cross-segmentation in high-speed Leiterplatte, Hier wird einfach ein "Szenario" konstruiert, und der Boden kehrt zurück, Stromrückgabe und einige segmentierungsübergreifende Probleme werden in Verbindung mit der folgenden Abbildung vorgestellt. Für die Bequemlichkeit des Zeichnens, der Ebenenabstand wird vergrößert.

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IC1 ist die Signalausgangsklemme, IC2 is the signal input terminal (to simplify the Leiterplatte Modell, it is assumed that the receiving terminal contains a lower connection resistance). Die dritte Schicht ist die Bodenschicht. Sowohl IC1 als auch IC2 kommen aus der dritten Bodenebene. Die obere rechte Ecke der oberen Ebene ist eine Leistungsebene, der mit dem Pluspol des Netzteils verbunden ist. C1 und C2 sind die Entkopplungskondensatoren von IC1 und IC2, jeweils. Die Stromversorgungs- und Massepunkte des Chips in der Abbildung sind die Stromversorgung und Masse der Sende- und Empfangssignalklemmen. Bei niedriger Frequenz, wenn die S1-Klemme einen hohen Pegel ausgibt, Die gesamte Stromschleife ist, dass die Stromversorgung mit der VCC-Leistungsebene durch den Draht verbunden ist, und dann IC1 durch den orangenen Pfad betreten, verlässt dann das S1 Terminal, und betritt IC2 durch die R1-Klemme entlang der zweiten Drahtschicht. Geben Sie dann die GND-Schicht ein und kehren Sie durch den roten Pfad zum Minuspol der Stromversorgung zurück.

Allerdings, bei hohen Frequenzen, Die von der Leiterplatte dargestellten Verteilungseigenschaften haben einen großen Einfluss auf das Signal. Die Erdrückführung, von der wir oft sagen, ist ein Problem, das häufig in Hochfrequenzsignalen auftritt. Bei erhöhtem Strom in der Signalleitung von S1 bis R1, das äußere Magnetfeld ändert sich schnell, die einen umgekehrten Strom im nahe gelegenen Leiter induziert. Wenn die Grundebene der dritten Schicht eine komplette Grundebene ist, Es wird eine durch eine blau gepunktete Linie gekennzeichnete Strömung auf der Bodenebene geben; wenn die TOP-Schicht eine vollständige Leistungsebene hat, Es wird auch eine Strömung auf der obersten Schicht entlang des blauen Dotted Reflow geben. Zur Zeit, die Signalschleife hat eine Stromschleife, die nach außen abgestrahlte Energie, und die Fähigkeit, externe Signale zu koppeln. (The skin effect at high frequencies also radiates energy outward, und das Prinzip ist das gleiche.)

Since the high-frequency signal level and current change rapidly, aber die Wechselzeit ist kurz, der Energiebedarf ist nicht sehr groß, So wird der Chip durch den Entkopplungskondensator in der Nähe des Chips mit Strom versorgt. When C1 is large enough and the response is fast enough (with very low ESR value, Keramikkondensatoren werden üblicherweise verwendet. Der ESR von Keramikkondensatoren ist viel niedriger als der von Tantalkondensatoren.), the orange path on the top layer and the red path on the GND layer can be It is regarded as non-existent (there is a current corresponding to the power supply of the whole board, but not the current corresponding to the signal shown in the figure).

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Daher, entsprechend der in der Abbildung konstruierten Umgebung, the entire path of the current is: from the positive pole of C1 -> VCC of IC1 -> S1 -> L2 signal line -> R1 -> GND of IC2 -> via hole -> $ of the GND layer Path -> Via -> Capacitor Negative. Es ist zu sehen, dass es einen braunen Äquivalentstrom in vertikaler Richtung des Stroms gibt, und ein Magnetfeld wird in der Mitte induziert. Zur gleichen Zeit, Dieser Torus kann auch leicht an externe Störungen gekoppelt werden. Wenn das Signal in der Abbildung ein Taktsignal ist, Es gibt eine Gruppe von 8-Bit Datenleitungen parallel, Stromversorgung durch die gleiche Stromversorgung des gleichen Chips, und der aktuelle Rückgabepfad ist derselbe. Wenn die Datenleitungen gleichzeitig in die gleiche Richtung gedreht werden, Ein großer Rückwärtsstrom wird auf der Uhr induziert. Wenn die Taktlinien nicht gut aufeinander abgestimmt sind, Dieses Übersprechen ist genug, um einen fatalen Einfluss auf das Taktsignal zu haben. Die Stärke dieses Übersprechens ist nicht proportional zum Niveau der Störquelle, ist aber proportional zur aktuellen Wechselrate der Störquelle. Für eine rein widerstandsfähige Last, der Übersprechenstrom ist proportional zu dI/dt=dV /( T10%-90%*R). In der Formel, dI/dt (current rate of change), dV (swing of the interference source) and R (interference source load) all refer to the parameters of the interference source (if it is a capacitive load, dI/dt steht in Beziehung zu T10%- Das Quadrat von 90% ist umgekehrt proportional.). Aus der Formel geht hervor, dass das Übersprechen von Niedergeschwindigkeitssignalen nicht notwendigerweise kleiner ist als das von Hochgeschwindigkeitssignalen. Das haben wir gesagt: Das 1kHZ-Signal ist nicht unbedingt ein Low-Speed-Signal, und die Randsituation sollte umfassend berücksichtigt werden. Für ein Signal mit einer sehr steilen Kante, Es enthält viele harmonische Komponenten und hat eine große Amplitude an jedem Frequenzmultiplikationspunkt. Daher, Sie sollten auch bei der Auswahl der Geräte aufpassen. Wählen Sie nicht blind Chips mit hohen Schaltgeschwindigkeiten, die nicht nur hoch kosten, aber auch Übersprechen und EMV-Probleme erhöhen.

Jede benachbarte Leistungsebene oder andere Ebene mit geeigneten Kondensatoren über das Signal, um einen niedrigen Reaktanzpfad zu GND bereitzustellen, kann als Rücklaufebene für dieses Signal fungieren. In gewöhnlichen Anwendungen, Die entsprechenden Chip IO Netzteile für Transceiver sind oft gleich, und es gibt im Allgemeinen 0.01-0.1uF Entkopplungskondensatoren zwischen den jeweiligen Netzteilen und der Masse, und diese Kondensatoren sind auch an beiden Enden des Signals, Der Rückflusseffekt der Leistungsebene ist nur nach der Grundebene zweitrangig. Bei Verwendung anderer Leistungsebenen für Rückfluss, An beiden Enden des Signals gibt es oft keinen Weg mit geringem Reaktanz zur Masse. Auf diese Weise, Der Strom, der in der benachbarten Ebene induziert wird, findet die nächste Kapazität zurück zur Erde. Wenn der Nahkondensator weit vom Start oder Ende entfernt ist, Der Rücklauf muss eine "lange Reise" durchlaufen, um einen vollständigen Rückweg zu bilden, und dieser Pfad ist auch der Rückweg des benachbarten Signals. Dieselbe Rücklaufströmung Die Wirkung von Kanal- und Common Ground-Interferenzen ist die gleiche, was gleichbedeutend mit Übersprechen zwischen Signalen ist.

Für einige unvermeidbare Cross-Power Splitting Situationen, a high-pass filter (such as a 10-ohm resistor series 680p capacitor) can be connected across a capacitor or a RC series connection at the cross-segmented place. Der spezifische Wert hängt von Ihrem eigenen Signaltyp ab, Um einen hochfrequenten Rückweg bereitzustellen, but also to isolate low-frequency crosstalk between the mutual planes). Dies könnte das Hinzufügen von Kondensatoren zwischen den Leistungsebenen beinhalten, was ein bisschen komisch erscheint, aber funktioniert. Wenn es durch einige Spezifikationen nicht erlaubt ist, Die Kondensatoren können auf den beiden Ebenen am Spalt zur Erde geführt werden. Für den Fall der Ausleihe anderer Flugzeuge zur Rückgabe, Ein paar kleine Kondensatoren können an beiden Enden des Signals entsprechend zur Masse hinzugefügt werden, um einen Rückweg bereitzustellen. Aber dieser Ansatz ist oft schwierig zu erreichen. Da der größte Teil des Oberflächenraums in der Nähe des Anschlusses durch den passenden Widerstand und den Entkopplungskondensator des Chips belegt wird Leiterplatte.