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Conception de la fiabilité des PCB dans le système DSP à grande vitesse
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Conception de la fiabilité des PCB dans le système DSP à grande vitesse

2022-07-20
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Author:pcb

Caractéristiques du système DSP à grande vitesse PCB board Et quelques problèmes dans la conception de la fiabilité, Y compris la conception de l'alimentation électrique, Conception anti - interférence du matériel et des logiciels, Conception de la compatibilité électromagnétique, Conception de la dissipation de chaleur, Et la méthode de câblage des signaux importants dans les circuits à grande vitesse, Rendre chaque conception plus efficace. Raisonnable et facile à mettre en œuvre. Grâce au développement rapide de la microélectronique, Les systèmes électroniques numériques à puce IC se développent rapidement à grande échelle, Petit volume, Et à grande vitesse, Le rythme de développement est de plus en plus rapide. Dans la conception moderne de l'Eda, l'application de nouveaux dispositifs conduit à une densité de disposition élevée des circuits, La fréquence du signal est également élevée. Utilisation d'équipements à grande vitesse, Celui - ci.re will be more and more high-speed DSP (digital signal processing) system designs. Le problème du signal devient un problème important dans la conception caractérisée par l'augmentation du taux de données du système., Fréquence de l'horloge, Et la densité du circuit, La conception des PCB montre un comportement très différent de celui de la conception à basse vitesse, C'est ça., Problème d'intégrité du signal, Problème d'aggravation des interférences, Problèmes de compatibilité électromagnétique, Attendez un peu!. Ces problèmes peuvent causer ou directement causer une distorsion du signal, Erreur de synchronisation, Données incorrectes, Adresse, Et les lignes de contrôle, Erreur système, même crash système. Si elle n'est pas correctement résolue, Ils auront de graves répercussions sur le rendement du système et entraîneront des pertes incommensurables.. La résolution de ces problèmes dépend principalement de la conception du circuit.. Donc,, Qualité de la conception PCB boardC'est très important., C'est la seule façon de concrétiser les idées de conception. Voici quelques questions à examiner lors des essais: PCB boardConception de la fiabilité du système DSP à grande vitesse.

PCB board

Conception de l'alimentation électrique

La première chose à considérer lors de la conception d'un système DSP à grande vitesse PCB boardC'est la conception de l'alimentation électrique?. Conception de l'alimentation électrique, Les méthodes suivantes sont généralement utilisées pour résoudre les problèmes d'intégrité du signal:.


Envisager le découplage de l'alimentation électrique et de la mise à la terre

Avec l'augmentation de la fréquence de fonctionnement du DSP, le DSP et d'autres composants IC ont tendance à être miniaturisés et emballés intensivement. En général, les panneaux multicouches sont considérés dans la conception des circuits. Une couche spéciale est recommandée pour l'alimentation électrique et la mise à la terre. Par exemple, la tension d'alimentation d'entrée / sortie du DSP est différente de la tension d'alimentation de base, de sorte que deux niveaux d'alimentation différents peuvent être utilisés. Si l'on tient compte du coût élevé du traitement des panneaux multicouches, on peut utiliser des couches spéciales pour l'alimentation électrique avec plus de câblage ou une alimentation relativement critique, ou d'autres couches d'alimentation électrique. L'alimentation électrique peut être acheminée de la même manière que le fil de signalisation, mais attention à la largeur du fil. Que la carte de circuit ait ou non une couche spéciale de mise à la terre et d'alimentation, une certaine capacité de distribution raisonnable doit être ajoutée entre l'alimentation électrique et la mise à la terre. Afin d'économiser de l'espace et de réduire le nombre de trous de travers, il est recommandé d'utiliser plus de condensateurs à puce. Les condensateurs à puce peuvent être placés à l'arrière de la carte PCB, c'est - à - dire sur une surface soudée. Les condensateurs à puce sont reliés aux trous par de larges fils et aux couches d'alimentation et de mise à la Terre par des trous.


Règles de câblage tenant compte de la distribution

Plans de puissance analogiques et numériques indépendants: les composants analogiques haute vitesse et haute précision sont sensibles aux signaux numériques. Par exemple, l'amplificateur amplifiera le bruit de commutation pour le rapprocher du signal d'impulsion, de sorte que dans les parties analogiques et numériques de la carte de circuit, il est souvent nécessaire de séparer le plan de puissance.


Isolation des signaux sensibles: certains signaux sensibles (tels que les horloges à haute fréquence) sont particulièrement sensibles aux interférences sonores et des mesures d'isolation avancées doivent être prises. Les horloges à haute fréquence (horloges supérieures à 20 MHz ou horloges dont le temps de retournement est inférieur à 5 NS) doivent être escortées par un fil au sol. La largeur du fil d'horloge doit être d'au moins 10 millimètres et celle du fil de terre de l'escorte d'au moins 20 millimètres. Le contact entre le trou et la strate est bon, un trou à travers doit être fait tous les 5 cm pour se connecter à la strate; Une résistance à l'amortissement de 22 à 220 © doit être connectée en série du côté émetteur de l'horloge. L'interférence causée par le bruit du signal introduit par ces lignes peut être évitée.


Conception anti - interférence du matériel et des logiciels: le tableau PCB du système d'application DSP à grande vitesse est généralement conçu par l'utilisateur en fonction des exigences spécifiques du système. En raison des limites de la capacité de conception et des conditions de laboratoire, si des mesures anti - interférences complètes et fiables ne sont pas prises, l'environnement de travail insatisfaisant et l'interférence électromagnétique causeront la confusion du processus du PSD. Lorsque le Code de fonctionnement normal d'un DSP ne peut pas être récupéré, le programme s'enfuit ou s'écrase et peut même endommager certains composants. Des mesures anti - interférences appropriées doivent être prises.


Conception anti - interférence matérielle: haute efficacité anti - interférence matérielle. La conception anti - interférence matérielle est préférable lorsque la complexité, le coût et le volume du système sont tolérables. Les techniques courantes d'anti - interférence du matériel peuvent être résumées comme suit:

Filtre matériel: le filtre RC peut grandement affaiblir divers signaux d'interférence à haute fréquence. Par exemple, vous pouvez supprimer l'interférence des "petits défauts".

Mise à la terre raisonnable: conception raisonnable du système de mise à la terre. Pour les circuits numériques et analogiques à grande vitesse, il est très important d'avoir une faible impédance et une grande surface au sol. La couche de mise à la terre peut non seulement fournir une trajectoire de retour à faible impédance pour les courants à haute fréquence, mais aussi réduire EMI et RFI et protéger contre les interférences externes. Lors de la conception du PCB, séparer le sol analogique du sol numérique.

Mesures de blindage: les étincelles et les arcs produits par l'alimentation en courant alternatif, l'alimentation en haute fréquence et l'équipement électrique fort peuvent générer des ondes électromagnétiques et devenir des sources de bruit d'interférence électromagnétique. L'équipement ci - dessus peut être entouré d'un boîtier métallique et mis à la terre. L'interférence induite par l'induction électromagnétique est très efficace.

Isolation optique: l'isolateur optique peut efficacement éviter l'interférence mutuelle entre les différentes cartes de circuit. Les isolateurs optiques à grande vitesse sont généralement utilisés pour les interfaces DSP et d'autres équipements tels que les capteurs, les interrupteurs, etc.


Conception anti - interférence logicielle: l'anti - interférence logicielle présente les avantages que l'anti - interférence matérielle ne peut remplacer. Dans le système d'application DSP, la capacité anti - interférence du logiciel doit être pleinement utilisée pour supprimer l'influence de l'interférence. Plusieurs méthodes efficaces de lutte contre les interférences logicielles sont présentées ci - dessous.

Filtrage numérique: le bruit du signal d'entrée analogique peut être éliminé par filtrage numérique. Les techniques de filtrage numérique couramment utilisées comprennent le filtrage médian, le filtrage arithmétique moyen, etc.

Set Trap: set Bootstrap in the UNUSED Program area. Lorsque le programme est perturbé et qu'il saute dans cette zone, le Bootstrapper démarre le programme capturé de force à l'adresse spécifiée, où un programme spécial est utilisé pour corriger le programme incorrect. À traiter.

Redondance de l'instruction: insérez deux ou trois octets d'instructions non opérationnelles NOP après l'instruction double octet et l'instruction triple octet, ce qui empêchera le Programme d'entrer automatiquement sur la bonne voie lorsque le système DSP est perturbé par le programme.

Réglage du timing du chien de garde: si le programme hors de contrôle entre dans la « boucle infinie», la technologie du chien de garde est généralement utilisée pour sortir le programme de la « boucle infinie». Le principe est d'utiliser un minuteur pour générer des impulsions en fonction de la période de réglage. Si cette impulsion n'est pas souhaitée, le DSP doit effacer le minuteur dans un délai inférieur à la période de réglage; Mais lorsque le programme DSP est en cours d'exécution, il ne sera pas utilisé. Le minuteur sera effacé comme spécifié, de sorte que l'impulsion générée par le minuteur est utilisée comme signal de Réinitialisation DSP pour réinitialiser et initialiser DSP à nouveau.


Conception de la compatibilité électromagnétique: la compatibilité électromagnétique est la capacité d'un équipement électronique à fonctionner normalement dans un environnement électromagnétique complexe. La conception de la compatibilité électromagnétique (CEM) vise à réduire l'interférence électromagnétique de l'équipement électronique sur d'autres équipements électroniques tout en supprimant diverses interférences externes. Dans la carte PCB réelle, il y a plus ou moins une interférence électromagnétique entre les signaux adjacents, c'est - à - dire une conversation croisée. La taille du Crosstalk est liée à la capacité distribuée et à l'inductance distribuée entre les boucles. Les mesures suivantes peuvent être prises pour résoudre les interférences électromagnétiques mutuelles entre ces signaux:


Choisir une largeur de fil raisonnable: l'interférence d'impact causée par le courant transitoire sur le fil imprimé est principalement causée par la composante inductive du fil imprimé, dont l'inductance est directement proportionnelle à la longueur du fil imprimé et inversement proportionnelle à la largeur. Il est donc utile d'utiliser des fils courts et larges pour supprimer les interférences. Les fils d'horloge et de signal des conducteurs d'autobus ont généralement un courant transitoire important et leurs fils imprimés doivent être aussi courts que possible. Pour les circuits à éléments discrets, la largeur de la ligne imprimée peut satisfaire aux exigences d'environ 1,5 mm; Pour les circuits intégrés, la largeur du conducteur imprimé est choisie entre 0,2 mm et 1,0 mm. La structure du câblage en grille est adoptée. La méthode consiste à câbler horizontalement la première couche de PCB, puis verticalement la couche suivante.


Conception de la dissipation de chaleur: pour faciliter la dissipation de chaleur, Installation indépendante de PCB, L'espacement des plaques doit être supérieur à 2 cm. En même temps, Attention à la disposition des composants sur les planches imprimées. Dans le sens horizontal, Dispositif de haute puissance aussi près que possible du bord de la carte imprimée, Raccourcir la trajectoire de transfert de chaleur; Dans la direction verticale, Équipement de grande puissance aussi près que possible du Haut de la carte imprimée, Afin de réduire son influence sur la température des autres composants. Dans la mesure du possible, les parties plus sensibles à la température doivent être placées dans des zones où la température est relativement basse., Et ne peut pas être placé directement au - dessus de l'équipement à haute température. Conception d'un système d'application DSP à grande vitesse, Comment transformer un design parfait de la théorie à la réalité dépend d'un design de haute qualité PCB board. Les circuits DSP fonctionnent de plus en plus fréquemment, Les broches sont de plus en plus denses et interfèrent de plus en plus. , Comment améliorer la qualité du signal est très important. Donc,, La performance du système est étroitement liée à la qualité du concepteur. PCB board.