Leiterplatte Blog - 10 wichtiger Wissensaustausch im Zusammenhang mit Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign

In der Untersuchung von Hochgeschwindigkeits- Leiterplatte Design, Es gibt viele Wissenspunkte, die verstanden und gemeistert werden müssen, wie gemeinsame Signalintegrität, Reflexion, Übersprechen, Geräusche der Stromversorgung, Filtern, etc. In diesem Artikel werden zehn wichtige Kenntnisse im Zusammenhang mit Hochgeschwindigkeits- Leiterplatte Design mit Ihnen, in der Hoffnung, Ihnen bei Ihrem Studium zu helfen.

1. Signal integrity
Signal integrity refers to the quality of the signal on the transmission path. Der Übertragungsweg kann ein gewöhnlicher Metalldraht sein, ein optisches Gerät, oder andere Medien.
In kurzer Entfernung, Situationen mit niedriger Bitrate, Ein einfacher Leiter kann das Signal zuverlässig übertragen. Andererseits, wenn eine Fernstrecke, High-Bit-Rate Signal durchläuft mehrere verschiedene Leiter, Verschiedene Effekte können die Zuverlässigkeit des Signals verringern, damit das System oder Gerät nicht ordnungsgemäß funktioniert. Mit der Erhöhung der Ausgangsschaltgeschwindigkeit integrierter Schaltkreise und der Erhöhung der Leiterplattendichte, Signalintegrität ist zu einem der Themen geworden, die bei der Gestaltung von Hochgeschwindigkeits-Digital betroffen sein müssen Leiterplattes. Faktoren wie die Parameter von Bauteilen und Leiterplattes, das Layout der Komponenten auf der Leiterplatte, und die Verdrahtung von Hochgeschwindigkeitssignalen kann Signalintegritätsprobleme verursachen, was zu instabilem Systembetrieb führt, oder gar keine Arbeit. Zu den Problemen der Signalintegrität gehören vor allem das Klingeln, Übersprechen, Ground Bounce, schief, Signalverlust, und Geräusche in der Stromversorgung.

2. Reflection
A reflection is an echo on the transmission line. A portion of the signal power (voltage and current) is transmitted to the line and reaches the load, aber ein Teil wird reflektiert. Wenn Quelle und Last die gleiche Impedanz haben, Reflexionen werden nicht auftreten. Die Impedanzanpassung zwischen der Quelle und der Last verursacht Reflexionen auf der Leitung, und die Last reflektiert einen Teil der Spannung zurück zur Quelle. Wenn die Lastimpedanz kleiner als die Quellimpedanz ist, die reflektierte Spannung ist negativ, und wenn die Lastimpedanz größer als die Quellimpedanz ist, die reflektierte Spannung ist positiv. Abweichungen in der Spurgeometrie, falscher Kabelabschluss, Übertragung über Steckverbinder, und Diskontinuitäten in Leistungsebenen können alle solche Reflexionen verursachen.

3. Crosstalk
Crosstalk is the coupling between two signal lines, und die gegenseitige Induktivität und gegenseitige Kapazität zwischen den Signalleitungen verursachen Rauschen auf der Leitung. Kapazitive Kopplung induziert Kopplungsstrom, während induktive Kupplung Kupplungsspannung induziert. Die Parameter der Leiterplatte, der Abstand der Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften des Antriebsenden und des Empfangsenden, und die Leitungsabschlussmethode haben einen gewissen Einfluss auf das Übersprechen.

4. Characteristic impedance
Let’s clarify a few concepts first. Wir sehen oft Impedanz, charakteristische Impedanz, und momentane Impedanz. Streng genommen, sie/Sie sind verschieden, aber sie sind immer noch gleich. Sie sind immer noch die grundlegende Definition der Impedanz: der Eingang am Anfang der Übertragungsleitung. Impedanz wird kurz Impedanz genannt; Die momentane Impedanz, auf die das Signal jederzeit trifft, wird als momentane Impedanz bezeichnet; wenn die Übertragungsleitung eine konstante momentane Impedanz aufweist, Es wird die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung genannt. Charakteristische Impedanz beschreibt die transiente Impedanz, die ein Signal erlebt, wenn es sich entlang einer Übertragungsleitung ausbreitet, Dies ist ein wichtiger Faktor, der die Signalintegrität in Übertragungsleitungen beeinflusst. Sofern nicht anders angegeben, Die charakteristische Impedanz wird im Allgemeinen als Übertragungsleitungsimpedanz bezeichnet.
PS: Für Hochgeschwindigkeiten Leiterplatte Design, Unser Ziel ist es, die Impedanz während des Übertragungsprozesses so stabil wie möglich zu halten, und dies muss die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung stabil halten.

5. Power Integrity
Power integrity (PI) for short is to confirm whether the voltage and current of the power supply and the destination meet the requirements. Stromintegrität ist in heutigen elektronischen Produkten sehr wichtig. Es gibt mehrere Ebenen der Leistungsintegrität: die Chipebene, die Chippaketebene, die Brettebene, und die Systemebene. Unter ihnen, the power integrity at the board level must meet the following three requirements: make the voltage ripple of the chip pins smaller than the specification (for example, Der Fehler zwischen Spannung und 1V ist kleiner als ++/-50 mV), and control the ground bounce (Also known as Synchronous Switching Noise SSN, Synchronous Switching Output SSO) Reduces Electromagnetic Interference (EMI) and maintains Electromagnetic Compatibility (EMC): Power Distribution Networks (PDNs) are conductors on a circuit board and are therefore prone to transmit and receive noise 's antenna.

6. Geräusche der Stromversorgung
Power supply noise is a kind of electromagnetic interference, und das Frequenzspektrum seines geführten Rauschens ist ungefähr 10kHz~30MHz, und kann 150MHz erreichen. Power supply noise, insbesondere transiente Störgeräusche, hat schnelle Steiggeschwindigkeit, kurze Dauer, hohe Spannungsamplitude und Sternke Zufälligkeit, das leicht ist, ernsthafte Störungen an Mikrocomputern und digitalen Schaltungen zu verursachen. In Hochfrequenzschaltungen, Das Rauschen des Netzteils wirkt sich besonders stark auf Hochfrequenzsignale aus. Daher, erstens, Die Stromversorgung muss geräuscharm sein. Hier, Sauberer Boden ist genauso wichtig wie saubere Energie.

7. Filtering
Wave filtering is the operation of filtering out specific band frequencies in the signal, und es ist eine wichtige Maßnahme, um Störungen zu unterdrücken und zu verhindern. Die Filterung gliedert sich in klassische Filterung und moderne Filterung.

8. Parallel bus
A bus is a shared physical path for two or more devices to communicate, eine Sammlung von Signalleitungen, eine gemeinsame Verbindung zwischen mehreren Komponenten, und wird verwendet, um Informationen zwischen Komponenten zu übertragen. Je nach Arbeitsweise, Der Bus kann in zwei Typen unterteilt werden: eine ist ein Parallelbus, der andere ist ein serieller Bus. Parallelbus: kann mehrere Bits von Daten gleichzeitig übertragen, Wie eine breite Straße, die mehrere Autos nebeneinander fahren lässt, und es hat auch Zwei- und Einbahnpunkte.

9. Serial bus
Only one piece of data can be transmitted at the same time, Wie eine schmale Straße, die nur ein Auto fahren lässt. Die Daten müssen nacheinander übermittelt werden, die wie eine lange Datenzeichenfolge aussieht, so heißt es "seriell".

10. Topology
It refers to the form in which each site in the network is connected to each other, und die Topologie im Leiterplatte Design bezieht sich auf die Verbindung zwischen Chips. Topologien, die häufig in Leiterplatte Punkt-zu-Punkt einschließen, Gänseblümchen, Remote-Cluster, star, etc.