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Blogue PCB
Conception d'un PCB à grande vitesse basé sur la cadence
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Conception d'un PCB à grande vitesse basé sur la cadence

2022-04-01
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Author:pcb

1....... The introduction
The correspondingHaute vitesse Circuits imprimés board De plus en plus d'applications, Le design devient de plus en plus complexe. À mesure que la demande de communications augmente, Transmission et traitement des signaux de plus en plus rapides. Les Boucles à grande vitesse ont deux significations:, C'est très fréquent.. Les Circuit électrique numériques sont généralement considérés comme ayant une fréquence allant de 45 MHz à 50 MHz ou plus., Les circuits fonctionnant à cette fréquence représentent un tiers de l'ensemble du système., C'est ce qu'on appelleHaute vitesse circuit. En outre, Tenir compte du temps de montée et de descente du Signal, Lorsque le temps de montée du signal est inférieur à 6 fois le délai de transmission du signal, Ce signal est considéré comme:Haute vitesse signal, Cela n'a rien à voir avec la fréquence spécifique du signal.

PCB board


2.......... Contenu de baseHaute vitesse PCB boarddesign
High-speed circuit design in the modern circuit design of the proportion is more and more large, La conception devient de plus en plus difficile, Sa solution exige non seulementHaute vitesse À l'intérieur.stallations, Mais il faut aussi de la sagesse et un travail minutieux de la part des concepteurs., Les situations particulières doivent être soigneusement étudiées et analysées., Résoudre les problèmes existantsHaute vitesse Problèmes de circuit. En général, La conception comprend principalement trois aspects: la conception de l'intégrité du signal, Conception de la compatibilité électromagnétique, Conception de l'intégrité de l'alimentation électrique.

2.1 Signal Integrity design

Signal integrity refers to the quality of the signal on the signal line. Un signal avec une bonne intégrité du signal signifie qu'il a les valeurs de niveau de tension nécessaires pour atteindre si nécessaire. La mauvaise intégrité du signal n'est due à aucun facteur, Mais dans la conception au niveau du Conseil, la combinaison de ces facteurs. En particulier dans les circuits à grande vitesse, La vitesse de commutation de la puce utilisée est trop rapide, Disposition déraisonnable des assemblages terminaux, Des interconnexions de circuits déraisonnables, Attendez.., peuvent causer des problèmes d'intégrité du signal.. Il se compose principalement de crosstalk, Réflexe, Vers le haut et vers le bas, Oscillation, Retard du signal, Attendez..

2.1.1 Crosstalk (crosstalk)
Crosstalk is the unnecessary coupling between two adjacent signal lines. L'inductance mutuelle et la tolérance entre les lignes de signalisation provoquent du bruit sur les lignes. Donc,, Il est divisé en Crosstalk inductif et Crosstalk capacitif, Il provoque respectivement un courant de couplage et une tension de couplage. Le Crosstalk doit être considéré lorsque la vitesse du bord du signal est inférieure à 1 ns.. S'il y a un courant de signal alternatif dans la ligne de signal, Il produira un champ magnétique alternatif, Les lignes de signal adjacentes dans le champ magnétique détecteront la tension du signal. Paramètres généraux PCB boardCouche, Distance entre les lignes de signalisation, Caractéristiques électriques des extrémités d'entraînement et de réception, Le mode de connexion de la ligne de signal a une certaine influence sur le crosstalk. Dans l'émulateur de signal cadence, 6 lignes de signal de couplage peuvent être simulées simultanément après le crosstalk. Les paramètres de balayage réglables sont: constante diélectrique PCB board, Épaisseur moyenne, Épaisseur du cuivre trempé, Longueur et largeur des lignes de signalisation, Espacement des lignes de signalisation. Dans la simulation, Il est nécessaire de spécifier les lignes de signalisation endommagées, C'est ça., Enquêter sur l'interférence d'une autre ligne de signal sur cette ligne, Et régler l'excitation à une hauteur constante ou à une hauteur constante, Ainsi, la somme de la tension d'induction d'autres lignes de signal à la ligne de signal peut être mesurée., Faire en sorte que l'espacement et la longueur parallèle répondent aux exigences.

2.1.2 Reflex (reflection)
Reflection is the echo of a signal along a transmission line, Comme nous le savons, lorsque la lumière traverse un milieu discontinu, une partie de son énergie est réfléchie. En ce moment., La puissance du signal n'est pas entièrement transmise à la charge, Certains sont réflexes.. Dans unHaute vitesse PCB, Le conducteur doit être équivalent à la ligne de transmission. Selon la théorie des lignes de transmission, Si la puissance et la charge ont la même impédance, Les réflexions ne se produiront pas. Un décalage d'impédance entre les deux provoque une réflexion, La charge réfléchit une partie de la tension à l'alimentation électrique. La tension réfléchie peut être positive ou négative, Dépend de la relation entre l'impédance de charge et l'impédance de source. Si le signal réfléchi est fort et superposé au signal original, Il peut changer l'état logique, Erreur de réception des données. Si le signal d'horloge peut faire que l'horloge est monotone, Déclencheur d'erreur. Géométrie générale du câblage, Terminaison incorrecte du fil, Transmission par connecteur, Les discontinuités dans le plan de puissance provoquent toutes ces réflexions. En outre, Il y a généralement une sortie avec plusieurs récepteurs, Ensuite, les réflexions générées par différentes stratégies de câblage ont des effets différents sur chaque récepteur, Par conséquent, la stratégie de câblage est également un facteur important..

2.1.3 Overshoot and undershoot

Overshoot is a signal jump caused by too fast circuit switching and the reflection mentioned above, C'est ça., La valeur de crête du signal dépasse la valeur de crête ou de vallée de la tension de réglage. Le courant descendant est le prochain creux ou pic. La diode de protection fonctionne en raison d'un dépassement, Cause un échec prématuré, Matériel gravement endommagé. Une liaison descendante excessive peut entraîner une fausse horloge ou une erreur de données, Cela peut être réduit ou éliminé en ajoutant des paramètres appropriés.

2.1.4 Oscillations and Pawnchess
The phenomenon of oscillation is the repeated occurrence of overshot and downshot, L'oscillation du signal et l'oscillation périphérique sont causées par l'inadéquation de l'impédance entre le récepteur et la ligne de transmission, tandis que l'extrémité source est causée par une inductance et une capacité excessives sur la ligne., Se produit généralement près du seuil de niveau logique, Le dépassement multiple du seuil de niveau logique entraînera un dysfonctionnement logique. Les oscillations et les oscillations circonférentielles, comme les réflexions, sont causées par de nombreux facteurs., Et l'oscillation peut être réduite en arrêtant ou en modifiant correctement les paramètres des PCB, Mais pas complètement.. Dans le logiciel de simulation de signal de cadence, Le problème d'intégrité du signal ci - dessus est mesuré dans les paramètres de réflexion. Dans le modèle Ibis, les pilotes et les bibliothèques de réception, Il suffit de définir différents paramètres d'impédance de la ligne de transmission, Objection, Taux de transmission du signal ou striplines et microstripes, La forme d'onde du signal et les données correspondantes peuvent être calculées directement à l'aide d'outils de simulation., Afin que vous puissiez trouver la valeur d'impédance de la ligne de transmission correspondante, Objection, Taux de transmission du signal, En conséquence PCB boardSoftware Snapshot, the width of the corresponding signal line in each layer can be obtained according to the corresponding transmission line impedance value and signal transmission rate (the order and parameters of lamination need to be set in advance). Il existe de nombreuses façons de choisir l'appariement des résistances, Comprend la source de bout en bout et le parallélisme de bout en bout, Attendez.. Vous pouvez également choisir entre différentes stratégies de câblage: chrysanthème, Star, Les coutumes, Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients, Déterminer le choix spécifique en fonction des différents résultats de la simulation de circuit.

2.1.5 Signal Delay
The circuit can only receive data in accordance with the specified time sequence, Un retard excessif du signal peut entraîner une confusion entre la séquence temporelle et la fonction, Aucun problème dans le système à basse vitesse, Mais le taux de bordure du signal augmente, Augmentation de la fréquence de l'horloge, Le temps de transmission et de synchronisation entre les appareils sera réduit. La surcharge du conducteur et le câblage long entraîneront un retard. Tous les retards dans les portes doivent être comblés dans des délais de plus en plus courts., Inclure le temps de réglage, Temps de rétention, Retard et déviation de la ligne. Parce que la capacité et l'inductance équivalentes sur la ligne de transmission retardent la commutation numérique du signal, Couplage avec un enroulement oscillant causé par la réflexion, Le signal de données ne peut pas répondre au temps nécessaire à la réception correcte par l'équipement récepteur, Provoque une erreur de réception. Dans le logiciel de simulation de signaux cadence, Le retard du signal est également mesuré dans le Sous - paramètre de réflexion, Terres visées par le règlement, Switchdelay et propdelay. Les deux premiers paramètres sont liés à la charge d'essai dans la Bibliothèque de modèles Ibis. Ces deux paramètres peuvent être déterminés par les paramètres du Manuel du conducteur et du récepteur.. Ils peuvent être comparés aux retards simulés de tassement et de commutation. Si les valeurs de retard de commutation obtenues en mode lent sont inférieures aux valeurs calculées, Et les valeurs de retard de commutation obtenues en mode rapide sont supérieures aux valeurs calculées, Ensuite, vous pouvez obtenir la gamme propdelay entre les deux appareils dont nous avons vraiment besoin. Lors du placement d'un équipement spécifique, Si l'équipement n'est pas en place, Les sections du tableau de retard correspondant seront affichées en rouge, Lorsque la position est correctement réglée, la couleur devient bleue, Indique que le délai entre les appareils a atteint la plage de propdelay spécifiée.

2.2 Design for Electro Magnetic Compatibility
Electromagnetic compatibility includes electromagnetic interference and electromagnetic tolerance, C'est ça., Rayonnement électromagnétique excessif et sensibilité aux rayonnements électromagnétiques. Il existe deux types d'interférences électromagnétiques: les interférences conduites et les interférences rayonnées.. L'interférence conductrice est la conduction actuelle d'un signal d'un réseau électrique à un autre à travers un milieu conducteur.. In PCB board, Principalement le bruit de mise à la terre et le bruit de puissance. Les interférences rayonnées sont des signaux émis sous forme d'ondes électromagnétiques qui affectent un autre réseau électrique.. En cours de conceptionHaute vitesse PCB boardEt systèmes, Ligne de signal haute fréquence, Broche à puce, Les connecteurs, Attendez.., peuvent devenir des sources d'interférence rayonnée ayant des caractéristiques d'antenne. Selon l'importance de la conception EMC, Il peut être divisé en quatre niveaux: la conception de l'équipement et de la couche PCB, Conception du système de mise à la terre, Conception du système de blindage et conception du filtre. Dont:, Les deux premiers sont importants, Matériel et PCB boardLa conception horizontale comprend principalement le choix des dispositifs actifs, Pile de circuits imprimés, Mise en page et câblage, Attendez.. La conception du système de mise à la terre comprend principalement le mode de mise à la terre., Contrôle de l'impédance au sol, Circuit de mise à la terre et mise à la terre du bouclier. Dans l'émulateur de cadence, Les paramètres analogiques de l'EMI peuvent être, Y, Direction Z de la distance, Gamme de fréquences, Marge de calcul, Respect des normes, etc. La simulation appartient à la post - simulation, Vérifier principalement si les exigences de conception sont respectées, Donc,, Dans les travaux préliminaires, Nous devons également concevoir selon la théorie des interférences électromagnétiques, La pratique courante consiste à contrôler les règles de conception des interférences électromagnétiques appliquées à chaque étape de la conception., Réaliser la conduite et le contrôle des règles de chaque lien.

2.3 Power integrity design
InHaute vitesse circuits, L'intégrité de l'alimentation électrique et de la mise à la terre est également un facteur très important., Parce que l'intégrité de l'alimentation électrique est étroitement liée à l'intégrité du signal. Dans la plupart des cas, La principale cause de distorsion du signal est le système d'alimentation électrique.. Par exemple: le bruit de rebond au sol est trop fort, La conception du condensateur de découplage n'est pas appropriée, Mauvaise séparation du plan d'alimentation multiple ou du plan de mise à la terre, Conception stratigraphique déraisonnable, La distribution inégale du courant peut causer des problèmes d'intégrité de l'alimentation électrique, Provoque une distorsion du signal et affecte l'intégrité du signal. L'idée principale pour résoudre ce problème est de déterminer le système de distribution, Diviser une grande carte de circuit en plusieurs petites cartes de circuit, Détermination de la capacité de découplage basée sur le bruit de rebond au sol, Dans l'ensemble PCB board. Quand ils ont un courant important qui circule dans le circuit,, Si une grande quantité de sortie de puce est allumée en même temps, L'alimentation électrique à partir du plan de la planche aura un courant transitoire important dans la puce, La résistance et l'inductance du paquet de puces et du plan d'alimentation provoqueront le bruit d'alimentation, Il ne provoque pas de fluctuations et de variations de tension dans le plan de mise à la terre réel, Le bruit affectera d'autres composants de l'action. En cours de conception, Réduction de la capacité de charge, Augmenter la résistance à la charge, La réduction de l'inductance de mise à la terre et du nombre de commutateurs peut réduire l'élasticité de la mise à la terre.. En raison de la segmentation du plan géoélectrique, Par exemple:, La strate est divisée en sol numérique, Analogique, Mise à la terre du bouclier, etc., Lorsque le signal numérique atteint la zone de mise à la terre analogique, Le bruit de retour au niveau du sol sera généré. En même temps, Dépend de l'équipement sélectionné, La couche d'alimentation peut être divisée en plusieurs couches de tension différentes, Par conséquent, une attention particulière doit être accordée aux transitoires de mise à la terre et au bruit de retour.. Le choix du système de distribution et du condensateur de découplage est très important dans la conception de l'intégrité de l'alimentation électrique.. En général, keep the impedance between the power supply system (power supply and ground plane) as low as possible. Nous pouvons déterminer l'impédance cible souhaitée en spécifiant la plage de variation de tension et de courant, Ensuite, les facteurs pertinents du circuit sont ajustés de sorte que l'impédance de chaque partie du système d'alimentation atteigne l'impédance cible.. Pour les condensateurs de découplage, Il est nécessaire de tenir compte des paramètres parasites du condensateur, Calculer quantitativement le nombre de condensateurs découplés ainsi que la capacité et l'emplacement de chaque condensateur, Dans la mesure du possible, pas plus d'un condensateur, Pas moins d'un. Dans l'émulateur de cadence, Le rebond au sol est appelé bruit de commutation simultané. Dans la simulation, Inductance parasitaire, Capacité et résistance entre l'alimentation électrique et l'inductance parasitaire, La capacité et la résistance de l'emballage du dispositif sont prises en considération., Les résultats sont plus réalistes. En outre, Selon le type de circuit utilisé par le système et la fréquence de fonctionnement, Après avoir défini les paramètres requis, La taille et l'emplacement appropriés de la capacité peuvent être calculés, Un circuit de mise à la terre à faible impédance peut être conçu pour résoudre les problèmes d'intégrité de l'alimentation électrique. PCB board.