Technologie PCB - Problème d'effet de ligne de transmission de conception de PCB à grande vitesse quatre points à traiter

Dans le processus de conception de PCB à grande vitesse, l'effet de la ligne de transmission entraînera certains problèmes d'intégrité du signal, comment y faire face? Voici quatre choses à partager avec vous :

1. Contrôlez strictement les longueurs de câbles des câbles de réseau clés

Si la conception a un bord de saut à grande vitesse, l'effet de la ligne de transmission sur la carte PCB doit être pris en compte. Les puces de circuit intégré rapide à taux d'horloge élevé couramment utilisées aujourd'hui sont encore plus problématiques.

Il existe quelques principes de base pour résoudre ce problème: si des circuits CMOS ou TTL sont utilisés pour la conception, la fréquence de fonctionnement est inférieure à 10MHz et la longueur du câblage ne devrait pas être supérieure à 7 pouces. Si la fréquence de fonctionnement est de 50MHz, la longueur du câble ne doit pas être supérieure à 1,5 pouces. La longueur du câblage devrait être de 1 pouce si la fréquence de fonctionnement atteint ou dépasse 75MHz. La longueur du câblage pour les puces GaAs doit être de 0,3 pouces. Si cela est dépassé, il y a un problème de ligne de transmission.

2. Planifier la topologie du câblage

Une autre façon de résoudre l'effet de ligne de transmission est de choisir le chemin de routage et la topologie de terminal corrects. La topologie du câblage désigne la séquence et la structure du câblage d'un câble réseau. Lorsqu'on utilise des dispositifs logiques à grande vitesse, le signal à bord changeant rapidement sera déformé par les branches du tronc de signal à moins que la longueur de branche ne soit maintenue très courte.

En général, le routage PCB adopte deux topologies de base, à savoir le routage Daisy Chain et la distribution Star.

Pour le câblage à chaîne daisy, le câblage commence à l'extrémité du pilote et atteint chaque extrémité de réception à son tour. Si une résistance en série est utilisée pour modifier les caractéristiques du signal, la position de la résistance en série doit être proche de l'extrémité d'entraînement. En contrôlant l'interférence harmonique élevée du câblage, effet de câblage de chaîne Daisy. Cependant, ce type de câblage n'est pas facile à passer à 100%. Dans la conception réelle, nous voulons rendre la longueur de branche dans le câblage de chaîne Daisy aussi courte que possible, et la valeur de longueur sûre devrait être: = Trt * 0,1

Note: Trt est le temps de réponse

Par exemple, les extrémités de branche dans les circuits TTL à grande vitesse devraient avoir moins de 1,5 pouce de long. Cette topologie prend moins d'espace de câblage et peut être terminée par une seule correspondance de résistance. Cependant, cette structure de câblage rend le signal reçu à différents récepteurs de signal non synchrone.

La topologie étoile peut efficacement éviter le problème de synchronisation du signal d'horloge, mais il est très difficile de terminer le câblage manuellement sur le PCB à haute densité. L'utilisation de câblage automatique est le moyen de compléter le câblage étoile. Une résistance terminale est nécessaire sur chaque branche. La valeur de la résistance terminale doit correspondre à l'impédance caractéristique du fil. Cela peut être fait manuellement ou par l'intermédiaire d'outils CAO pour calculer les valeurs d'impédance caractéristique et les valeurs de résistance correspondantes des terminaux.

Alors que des résistances de borne simples sont utilisées dans les deux exemples ci-dessus, une borne de correspondance plus complexe est facultative dans la pratique. L'option est RC match terminal. 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 convient au traitement de correspondance de signaux de ligne d'horloge. L'inconvénient est que la capacité de la borne de correspondance RC peut affecter la forme et la vitesse de propagation du signal.

La borne de correspondance de résistance en série n'entraîne aucune consommation d'énergie supplémentaire, mais ralentit la transmission du signal. Cette a

L'approche est utilisée dans les circuits pilotés par bus où les retards de temps ne sont pas significatifs. La borne de correspondance de résistance en série présente également l'avantage de réduire le nombre de dispositifs utilisés sur la carte et la densité des connexions.

Un moyen consiste à séparer le terminal d'appariement, dans lequel l'élément d'appariement doit être placé près de l'extrémité de réception. Son avantage est qu'il ne ralentira pas le signal, et peut être très bon pour éviter le bruit. Typiquement utilisé pour les signaux d'entrée TTL (ACT, HCT, FAST).

En outre, le type d'emballage et le type d'installation de la résistance de correspondance de terminaux doivent être pris en compte. Habituellement, les résistances de montage de surface SMD ont une inductance plus faible que les composants de trou traversant, de sorte que les composants de paquet SMD deviennent. Il existe également deux modes d'installation pour les résistances de prise droite ordinaires: verticale et horizontale.

En mode de montage vertical, la résistance a une broche de montage courte, ce qui réduit la résistance thermique entre la résistance et la carte de circuit et rend la chaleur de résistance plus facilement émise dans l'air. Mais une installation verticale plus longue augmentera l'inductance de la résistance. L'installation horizontale a une inductance inférieure en raison de l'installation inférieure. Mais la résistance surchauffée dérivera, dans le mauvais cas la résistance devient ouverte, entraînant une défaillance de correspondance de terminaison de câblage de PCB, devenant un facteur de défaillance potentiel.

3. Méthodes de suppression des interférences électromagnétiques

Une bonne solution au problème d'intégrité du signal améliorera la compatibilité électromagnétique (CEM) de la carte PCB. L'un des plus importants est de s'assurer que la carte PCB a une bonne mise à la terre. Une couche de signal avec une couche de sol est une méthode très efficace pour la conception complexe. En outre, la densité de signal extérieure de la carte de circuit est également un bon moyen de réduire le rayonnement électromagnétique, ce qui peut être réalisé en utilisant la technologie de "couche de surface" pour la conception de PCB. La couche de surface est obtenue en ajoutant une combinaison de couches d'isolation minces et de micropores utilisés pour pénétrer ces couches sur un PCB de procédé général. La résistance et la capacité peuvent être enterrées sous la surface, et la densité linéaire par unité de surface est presque doublée, réduisant ainsi le volume du PCB. La réduction de la surface du PCB a un impact énorme sur la topologie du routage, ce qui signifie que la boucle de courant est réduite, la longueur du routage de branche est réduite et le rayonnement électromagnétique est approximativement proportionnel à la surface de la boucle de courant; Dans le même temps, les caractéristiques de petite taille signifient que des paquets de broches à haute densité peuvent être utilisés, ce qui à son tour réduit la longueur du fil, réduisant ainsi la boucle de courant et améliorant les caractéristiques EMC.

4. Autres technologies applicables

Afin de réduire le dépassement de tension transitoire sur l'alimentation IC, un condensateur de découplage devrait être ajouté à la puce IC. Cela élimine efficacement l'impact des rebures sur l'alimentation et réduit le rayonnement de la boucle d'alimentation sur la carte imprimée.

L'effet de lissage des rebures lors du découplage des condensateurs sont connectés directement à la patte d'alimentation d'un circuit intégré plutôt que à la couche d'alimentation. C'est pourquoi certains dispositifs ont des condensateurs de découplage dans leurs prises, tandis que d'autres exigent que la distance entre le condensateur de découplage et le dispositif soit suffisamment petite. Tout dispositif à haute vitesse et à haute consommation d'énergie doit être placé ensemble autant que possible pour réduire le dépassement transitoire de la tension d'alimentation. Sans couche de puissance, de longues lignes électriques forment une boucle entre le signal et la boucle, servant de source de rayonnement et de circuit inductif.

Le câblage formant une boucle qui ne traverse pas le même câble réseau ou un autre câblage est appelé boucle ouverte. Si la boucle traverse le même câble réseau, d'autres routes forment une boucle fermée. Dans les deux cas, l'effet antenne (antenne de ligne et antenne de bague) peut se produire. L'antenne produit des rayonnements EMI à l'extérieur et est également un circuit sensible lui-même. La boucle fermée est un problème à considérer car le rayonnement qu'elle génère est approximativement proportionnel à la surface de la boucle fermée.