Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
Leiterplatte Blog
Analyse des Leiterplattendesigns und der Signalintegrität
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Analyse des Leiterplattendesigns und der Signalintegrität

2022-09-07
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Author:iPCB

1. Signal integrity analysis
Factors related to SI: reflections, Übersprechen, Strahlung. Reflexion wird durch Impedanzanpassung auf dem Übertragungsweg verursacht; Übersprechen wird durch Zeilenabstände verursacht; Die Strahlung bezieht sich auf das Hochgeschwindigkeitsgerät selbst und die Leiterplatte Design.


Transmission line judgment
Using the previous formula for judging high-speed signals, Signalfrequenz und Übertragungswegslänge müssen für die Unterscheidung zwischen Hochgeschwindigkeits- und Niedergeschwindigkeit berücksichtigt werden.

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Judgment steps:
1) Obtain the effective frequency Fknee of the signal and the trace length L;
2) Use Fknee to calculate the effective wavelength λknee of the signal, das ist, Î"knie=C/Fknee;
3) Judging the relationship between L and 1/6xÎ"Knie, if L>1/6xÎ"Knie, das Signal ist ein Hochgeschwindigkeitssignal, ansonsten handelt es sich um ein Signal mit niedriger Geschwindigkeit; wo Î"knie=C/Fknee; wobei C eine Geschwindigkeit ist, die etwas niedriger ist als die Lichtgeschwindigkeit, Fknee= 0.5/Tr (10%~90%), Es sollte auch beachtet werden, dass, wenn es keine fertige Platine für das Signal der 100M-Frequenz gibt, die effektive Frequenz Fknee kann abgeschätzt werden, and Fknee is about 7 times the Fclock (signal period) ). If L>1/6xÎ"Knie, sie gilt als Übertragungsleitung, und die Übertragungsleitung muss die Reflexion des Signals berücksichtigen, die durch Impedanzanpassung während des Übertragungsprozesses verursacht werden kann. Reflection formula: signal reflection ρ=(Z2-Z1)/(Z2+Z1); where Z2 is the line impedance after the reflection point; Z1 is the line impedance before the reflection; the possible Wert of ρ is ±1, 0, When it is When it is 0, es wird vollständig absorbiert, und wenn es ±1 ist, wird reflektiert. Die Reflexion des Signals wird durch die Fehlanpassung der Impedanz des Ursprungs verursacht, Übertragungsweg, und Kündigung. Reduzierende Reflexionsmethode: Um die Reflexion des Signals so weit wie möglich zu reduzieren, Z2 und Z1 müssen so nah wie möglich sein. Es gibt mehrere Methoden zur Impedanzanpassung: Reihenabgleich am Sendende, Parallele Abstimmung am Empfangsende, Anpassung der Spannungsverteilung am Empfangsende, Parallele Anpassung von Widerstand und Kapazität am Empfangsende, und paralleler Abgleich der Dioden am Empfangsende.
4) Receiver voltage divider matching
5) Parallel matching of resistance and capacitance at the receiving end
Advantages: less power consumption;
Disadvantage: There is a mismatch between the high and low levels of the receiving end. Aufgrund der Existenz des Kondensators, die Randänderung des Signals wird verlangsamt.


2. Signal circuit
The signal loop mainly includes two paths, einer ist der Fahrweg und der andere ist der Schleifenweg. Der am sendenden Ende gemessene Signalpegel, Der Übertragungsweg und das Empfangsende ist im Wesentlichen die Spannung des Signals an der entsprechenden Position auf dem Fahrweg und dem Rückweg. value, beide Wege sind sehr wichtig. Um einen vollständigen Rückweg bereitzustellen, the following points need to be noted:
1) When the signal layer is changed, ich ändere die Referenzebene nicht. Wenn das Signal von Signalschicht 1 auf Signalschicht 2 geändert wird, Die Referenzebene ist die untere Ebene 1. In diesem Fall, Der Rückgabepfad muss nicht die Ebenen wechseln, das ist, Das Wechseln der Schichten hat keinen Einfluss auf den Rückweg.
2) When the signal changes layers, die Netzwerkeigenschaften der Referenzschicht werden nicht geändert. Das ist, Die Referenzschicht am Anfang des Signals 1 ist Leistungsschicht 1/Bodenschicht 1. Nach dem Wechsel der Ebenen, Die Referenzschicht des Signals 1 ist Leistungsschicht 2/Bodenschicht 2. Die Netzwerkeigenschaften der Referenzebene bleiben unverändert, alle GND- oder Leistungseigenschaften. Der Rückweg kann über nahe gelegene GND- oder Stromdurchführungen geroutet werden. Hier, bei hoher Geschwindigkeit, Der kapazitive und induktive Reaktanz der Durchkontaktierungen kann nicht ignoriert werden. In diesem Fall, Die Durchkontaktierungen sollten minimiert werden, um den Einfluss der Impedanzänderung durch die Durchkontaktierungen selbst zu verringern, und den Einfluss auf den Signalrücklauf reduzieren.
3) When the signal layer is changed, Ein Durchgangsloch mit demselben Attribut wie die Referenzschicht wird in der Nähe des Signaldurchgangslochs hinzugefügt.
4) If the network properties of the two reference layers are different before and after the layer change, Die beiden Referenzschichten müssen nahe beieinander liegen, um die Impedanz zwischen Schichten und den Spannungsabfall auf dem Rückweg zu verringern.
5) When the signals of changing layers are dense, Ein bestimmter Abstand zwischen dem nahe gelegenen Boden oder Stromdurchführungen sollte eingehalten werden. Wenn es viele Signale von wechselnden Schichten gibt, Es ist notwendig, mehr Durchgänge zum Boden oder zur Stromversorgung zu machen.


3. Crosstalk
The solution to crosstalk is that high-speed signals Leiterplatte, Taktsignale, andere Datensignale, etc., der Abstand entspricht dem 3W Prinzip.