Notizie PCB - Buon senso del cablaggio PCB ad alta frequenza (1)

Buon senso del cablaggio PCB ad alta frequenza (1)

1. Scegliere scheda PCB

La scelta della scheda PCB deve trovare un equilibrio tra soddisfare i requisiti di progettazione e produzione di massa e costi. I requisiti di progettazione comprendono sia parti elettriche che meccaniche. Questo problema materiale è solitamente più importante quando si progettano schede PCB ad alta velocità (frequenza maggiore di GHz). Ad esempio, il materiale FR-4 comunemente usato ora ha una perdita dielettrica (perdita dielettrica) ad una frequenza di diversi GHz, che avrà una grande influenza sull'attenuazione del segnale e potrebbe non essere adatto. Per quanto riguarda l'elettricità, prestare attenzione a se la costante dielettrica e la perdita dielettrica sono adatti alla frequenza progettata.

2. Evitare interferenze ad alta frequenza

L'idea di base per evitare interferenze ad alta frequenza è quella di minimizzare l'interferenza del campo elettromagnetico dei segnali ad alta frequenza, che è il cosiddetto crosstalk (Crosstalk). È possibile aumentare la distanza tra il segnale ad alta velocità e il segnale analogico, o aggiungere tracce di protezione a terra/shunt accanto al segnale analogico. Prestare attenzione anche all'interferenza del rumore dal suolo digitale al suolo analogico.

3. Risolvere l'integrità del segnale

L'integrità del segnale è fondamentalmente un problema di corrispondenza dell'impedenza. I fattori che influenzano la corrispondenza dell'impedenza includono la struttura e l'impedenza di uscita della sorgente del segnale, l'impedenza caratteristica della traccia, le caratteristiche dell'estremità di carico e la topologia della traccia. La soluzione è quella di affidarsi alla topologia di terminazione e regolazione del cablaggio.

4. Cablaggio differenziale

Ci sono due punti a cui prestare attenzione nel layout della coppia differenziale. Uno è che la lunghezza dei due fili dovrebbe essere il più lunga possibile, e l'altro è che la distanza tra i due fili (questa distanza è determinata dall'impedenza differenziale) deve essere mantenuta costante, cioè per rimanere parallela. Ci sono due modi paralleli, uno è che i due fili corrono sullo stesso lato-by-side, e l'altro è che i due fili corrono su due strati adiacenti sopra e sotto (sopra-sotto). Generalmente, il primo fianco a fianco (fianco a fianco, fianco a fianco) è implementato in più modi.

5. Come realizzare il cablaggio differenziale per una linea di segnale dell'orologio con un solo terminale di uscita

Per utilizzare il cablaggio differenziale, ha senso che sia la sorgente del segnale che l'estremità ricevente sono segnali differenziali. Pertanto, è impossibile utilizzare il cablaggio differenziale per un segnale di clock con un solo terminale di uscita.

6. Il cablaggio della coppia differenziale dovrebbe essere vicino e parallelo

Il metodo di cablaggio della coppia differenziale dovrebbe essere vicino e parallelo in modo appropriato. La cosiddetta prossimità appropriata è perché la distanza influenzerà il valore dell'impedenza differenziale, che è un parametro importante per la progettazione di coppie differenziali. La necessità di parallelismo è anche di mantenere la coerenza dell'impedenza differenziale. Se le due linee sono improvvisamente lontane e vicine, l'impedenza differenziale sarà incoerente, che influenzerà l'integrità del segnale e il ritardo di temporizzazione.

7. Può essere aggiunto un resistore corrispondente tra le coppie di linee differenziali all'estremità ricevente?

La resistenza di corrispondenza tra le coppie di linee differenziali all'estremità ricevente è solitamente aggiunta e il suo valore dovrebbe essere uguale al valore dell'impedenza differenziale. In questo modo la qualità del segnale sarà migliore.

8. Come risolvere la contraddizione tra cablaggio manuale e cablaggio automatico dei segnali ad alta velocità

La maggior parte dei router automatici di software di cablaggio forte ora hanno impostato vincoli per controllare il metodo di avvolgimento e il numero di vias. Le capacità del motore di avvolgimento e gli elementi di impostazione dei vincoli di varie società EDA a volte differiscono notevolmente. Ad esempio, se ci sono abbastanza vincoli per controllare il modo di avvolgimento serpentino, se è possibile controllare la distanza di traccia della coppia differenziale, ecc Ciò influenzerà se il metodo di routing del routing automatico può soddisfare l'idea del progettista. Inoltre, la difficoltà di regolare manualmente il cablaggio è anche assolutamente correlata alla capacità del motore di avvolgimento. Ad esempio, la capacità di spinta della traccia, la capacità di spinta della via e anche la capacità di spinta della traccia al rivestimento di rame, e così via. Pertanto, la scelta di un router con forte capacità del motore di avvolgimento è la soluzione.

9. Come affrontare alcuni conflitti teorici nel cablaggio reale

Fondamentalmente, è giusto dividere e isolare il terreno analogico/digitale. Va notato che la traccia del segnale non dovrebbe attraversare il luogo diviso (fossato) il più possibile e il percorso della corrente di ritorno dell'alimentazione e del segnale non dovrebbe essere troppo grande.

L'oscillatore di cristallo è un circuito analogico di oscillazione di feedback positivo. Per avere un segnale di oscillazione stabile, deve soddisfare le specifiche di guadagno e fase del ciclo. Le specifiche di oscillazione di questo segnale analogico sono facilmente disturbate. Anche se vengono aggiunte tracce di protezione del suolo, potrebbe non essere in grado di isolare completamente l'interferenza. Inoltre, se è troppo lontano, il rumore sul piano di terra influenzerà anche il circuito di oscillazione di feedback positivo. Pertanto, la distanza tra l'oscillatore di cristallo e il chip deve essere il più vicino possibile. Esistono infatti molti conflitti tra i cablaggi ad alta velocità e i requisiti EMI. Ma il principio di base è che la resistenza e capacità o la perla di ferrite aggiunta da EMI non può causare alcune caratteristiche elettriche del segnale per non soddisfare le specifiche. Pertanto, è meglio utilizzare le abilità di organizzare tracce e impilare PCB per risolvere o ridurre i problemi EMI, come i segnali ad alta velocità che vanno allo strato interno. Infine, la capacità di resistenza o la perla di ferrite viene utilizzata per ridurre il danno al segnale.

10. Riguardo il coupon di prova.

Il coupon di prova viene utilizzato per misurare se l'impedenza caratteristica della scheda PCB prodotta soddisfa i requisiti di progettazione con TDR (Time Domain Reflectometer). Generalmente, l'impedenza da controllare ha due casi: una linea singola e una coppia differenziale. Pertanto, la larghezza e la spaziatura della linea sul tagliando di prova (quando c'è una coppia differenziale) dovrebbero essere uguali alla linea da controllare. La cosa più importante è la posizione del punto di messa a terra durante la misurazione. Per ridurre il valore di induttanza del cavo di terra, il posto di messa a terra della sonda TDR è solitamente molto vicino alla punta della sonda. Pertanto, la distanza e il metodo tra il punto di misura del segnale e il punto di terra sul coupon di prova devono corrispondere alla sonda utilizzata.