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Effet de la ligne de transmission dans la conception des PCB à grande vitesse
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Effet de la ligne de transmission dans la conception des PCB à grande vitesse

2022-09-01
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Author:iPCB

Processus à grande vitesse PCB board Conception, En raison de l'effet de ligne de transmission, Cela causera des problèmes d'intégrité du signal. Comment gérer? Voici quatre points à partager:


1. Contrôler strictement la longueur des câbles de réseau clés

S'il y a des bords de transition à grande vitesse dans la conception, il faut tenir compte de l'influence des lignes de transmission sur les BPC. Ce problème est encore plus grave dans les puces à circuits intégrés rapides à très haute fréquence d'horloge couramment utilisées aujourd'hui. Il existe quelques principes de base pour résoudre ce problème: si un circuit CMOS ou TTL est utilisé pour la conception et que la fréquence de fonctionnement est inférieure à 10 MHz, la longueur du câblage ne doit pas dépasser 7 pouces. La fréquence de fonctionnement est de 50 MHz et la longueur du câblage ne doit pas dépasser 1,5 pouce. Si la fréquence de fonctionnement atteint ou dépasse 75 MHz, la longueur du câblage doit être inférieure à 1 pouce. La longueur de câblage de la puce GaAs doit être de 0,3 pouce. Si cette norme est dépassée, il y a un problème avec la ligne de transmission.

PCB board

2. Planification rationnelle de la topologie des traces

Une autre façon de résoudre l'impact de la ligne de transmission est de choisir le bon chemin d'acheminement et la topologie du terminal. La topologie du câblage fait référence à la séquence et à la structure du câblage des câbles du réseau. Lors de l'utilisation d'un dispositif logique à grande vitesse, à moins que la longueur de la branche de piste ne reste courte, les signaux ayant des bords qui changent rapidement seront déformés par la trajectoire de la branche sur la trajectoire du tronc de signal. Dans des conditions normales, le câblage des BPC utilise deux topologies de base, à savoir le câblage des chaînes Daisy et la distribution des étoiles. Pour le câblage de la chaîne Daisy, le câblage commence par le conducteur et se termine successivement par le récepteur. Si des résistances en série sont utilisées pour modifier les caractéristiques du signal, elles doivent être situées à proximité des bornes d'entraînement. Dans le contrôle de l'interférence harmonique de haut ordre du câblage, l'effet du câblage de la chaîne Daisy est très bon. Cependant, le taux de routage de cette méthode de routage n'est pas facile à Router à 100%. Dans la conception pratique, la longueur de la branche dans le câblage de la chaîne Daisy est la plus courte possible, et la valeur de la longueur de sécurité devrait être: la topologie stellaire peut efficacement éviter le problème asynchrone du signal d'horloge, mais elle est terminée manuellement sur la carte PCB haute densité. Le câblage est très difficile. L'utilisation d'un connecteur automatique est une méthode pour réaliser le câblage de l'étoile. Des résistances de terminaison sont nécessaires sur chaque branche. La valeur de la résistance terminale doit correspondre à l'impédance caractéristique de la connexion. Ceci peut être calculé à l'aide d'outils manuels ou Cao pour calculer la valeur d'impédance caractéristique et la valeur de résistance correspondante du terminal. Des résistances terminales simples sont utilisées dans les deux exemples ci - dessus, mais des terminaisons appariées plus complexes peuvent en fait être utilisées. Une option est de mettre fin à la correspondance RC. Les terminaux de correspondance RC peuvent réduire la consommation d'énergie, mais ne peuvent être utilisés que lorsque le fonctionnement du signal est relativement stable. Cette méthode s'applique à l'appariement des signaux de ligne d'horloge. L'inconvénient est que la capacité dans le terminal apparié RC affecte la forme et la vitesse du signal. Les bornes d'appariement de résistance en série ne produisent pas de consommation d'énergie supplémentaire, mais réduisent la vitesse de transmission du signal. Cette méthode est utilisée dans le circuit d'entraînement du bus, où l'effet de retard est très faible. L'avantage d'un terminal d'appariement de résistance en série est qu'il réduit le nombre de composants utilisés et la densité de câblage sur la carte de circuit. Une méthode consiste à séparer les bornes d'appariement où les parties d'appariement doivent être placées près du récepteur. L'avantage est qu'il ne réduit pas le signal et évite bien le bruit. Généralement utilisé pour les signaux d'entrée TTL (Act, hct, FAST). De plus, il faut tenir compte du type d'emballage et du type d'installation des résistances d'appariement des bornes. En général, l'inductance de la résistance de montage de surface SMD est inférieure à celle de l'élément à travers le trou, de sorte que l'élément de montage SMD devient. Si vous choisissez une résistance de série normale, il y a aussi deux façons de l'installer: verticalement et horizontalement. Dans la méthode de montage vertical, l'une des broches de montage de la résistance est très courte, ce qui réduit la résistance thermique entre la résistance et la carte de circuit et facilite l'émission de chaleur de la résistance dans l'air. Mais une installation verticale plus longue augmentera l'inductance de la résistance. L'installation horizontale a une faible inductance en raison de la faible installation. Cependant, la résistance à la surchauffe dérivera et, dans le pire des cas, la résistance deviendra un circuit ouvert, ce qui entraînera une défaillance de l'appariement des bornes de traces de PCB et deviendra un facteur de défaillance potentiel.


3. Méthodes de suppression des interférences électromagnétiques

Une bonne solution aux problèmes d'intégrité du signal améliorera la compatibilité électromagnétique (CEM) des PCB. Il est important de s'assurer que le PCB est bien ancré. L'utilisation d'une couche de signal avec un plan de mise à la terre est une méthode très efficace pour une conception complexe. En outre, la fabrication de la densité du signal de la couche externe de la carte de circuit est également un bon moyen de réduire le rayonnement électromagnétique. Cette méthode peut être mise en oeuvre en utilisant la technologie de la couche de surface, la conception de la couche d'accumulation, pour fabriquer des planches à PCB. Les couches de surface sont obtenues par l'ajout d'une combinaison de couches isolantes minces et de micro - trous pour pénétrer ces couches sur les PCB de procédé communs. Les résistances et les condensateurs peuvent être enfouis sous la couche superficielle et la densité de trace par Unit é de surface doublera presque, ce qui réduira le volume de la carte PCB. La réduction de la surface du PCB a un grand effet sur la topologie de la trace, ce qui signifie que la boucle de courant est réduite, la longueur de la trace de branche est réduite et le rayonnement électromagnétique est approximativement proportionnel à la surface de la boucle de courant. En même temps, les caractéristiques de faible volume permettent d'utiliser des dispositifs encapsulés au plomb à haute densité, ce qui réduit la longueur des conducteurs, réduit les boucles de courant et améliore la compatibilité électromagnétique.


4. Autres technologies disponibles

Pour réduire la surtension transitoire de la tension sur l'alimentation électrique de la puce IC, Les condensateurs de découplage doivent être ajoutés à la puce IC.. Cela élimine efficacement les effets des pannes d'alimentation et réduit le rayonnement du circuit d'alimentation sur la carte de circuit imprimé.. Lorsque le condensateur de découplage est directement connecté à la jambe du tube de puissance du circuit intégré au lieu du plan de puissance, L'effet de sa défaillance lisse est:. C'est pourquoi certains appareils ont des condensateurs de découplage sur leurs prises, D'autres exigent que le condensateur de découplage soit suffisamment près de l'unit é.. Tout équipement à grande vitesse et à haute puissance doit être placé ensemble dans la mesure du possible pour réduire la surtension transitoire de la tension d'alimentation.. Avion non motorisé, Une longue trace de puissance crée une boucle entre le signal et la boucle, Devenir une source de rayonnement et un circuit sensible. Le cas où une piste forme une boucle qui ne traverse pas le même câble réseau ou une autre piste est appelé boucle ouverte.. Si la boucle traverse une autre trace de la même ligne de grille, Former une boucle fermée. Antenna effects are created in both cases (wire antennas and loop antennas). L'antenne émet un rayonnement EMI vers l'extérieur, Et c'est aussi un circuit sensible.. Une boucle fermée est nécessaire car elle produit un rayonnement approximativement proportionnel à la surface de la boucle fermée. PCB board.