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I punti di progettazione del segnale LVDS sulla scheda PCB
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I punti di progettazione del segnale LVDS sulla scheda PCB

I punti di progettazione del segnale LVDS sulla scheda PCB

2022-01-06
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Author:pcb

La progettazione del segnale LVDS sulla scheda PCB non è solo un segnale differenziale, ma anche un segnale digitale ad alta velocità. Pertanto, indipendentemente dal fatto che il mezzo di trasmissione LVDS utilizzi cavi o cavi per schede PCB, è necessario adottare misure per evitare che il segnale si rifletta sul terminale multimediale, e le interferenze elettriche devono essere ridotte per garantire l'integrità del segnale. Finché consideriamo questi elementi durante il cablaggio, progettare circuiti differenziali ad alta velocità non è molto difficile. Quanto segue presenta brevemente i punti di progettazione del segnale LVDS sulla scheda PCB: 2.1 Layout into a multistrat board Le schede con segnali LVDS sono generalmente disposte come una scheda multistrato. Poiché il segnale LVDS è un segnale ad alta velocità, lo strato adiacente dovrebbe essere uno strato di terra per proteggere il segnale LVDS per evitare interferenze. Per tavola a bassa densità, se le condizioni fisiche lo consentono, posizionare segnali LVDS e altri segnali su strati diversi. Per esempio, in a four-layer board, Gli strati di solitario possono essere disponibili come segue:,strato di terra, strato di potere e altro strato di segnale. 2.2 Calcolo e controllo dell'impedenza del segnale LVDS. L'oscillazione di tensione del segnale LVDS è solo 350mV, adatto al funzionamento del segnale differenziale a corrente. Al fine di garantire che il segnale non sia influenzato dal segnale quando si propaga nella linea di trasmissione, il segnale LVDS richiede che l'impedenza della linea di trasmissione sia controllata, e l'impedenza differenziale è solitamente di 100 +/- 10Ω. La qualità del controllo dell'impedenza influisce direttamente sull'integrità e sul ritardo del segnale.

1. Come controllare l'impedenza della scheda PCB?

1.1 Determinare la modalità di cablaggio, calcolo dei parametri e dell'impedenza. LVDS è diviso in modo differenziale della linea microstrip dello strato esterno e modo differenziale della linea della striscia dello strato interno. L'impedenza può essere calcolata imponendo i parametri razionalmente e utilizzando software correlati. Attraverso il calcolo, il valore di impedenza è direttamente proporzionale allo spessore dello strato isolante, e inversamente proporzionale alla costante dielettrica, spessore e larghezza del filo.

1.2 Seguire il principio delle linee equidistanti parallele e dell'accoppiamento stretto. After determining the line width and spacing, Seguire rigorosamente la larghezza della linea calcolata e la spaziatura durante il Il routing, e la spaziatura tra le due linee deve essere sempre costante, che è, devono essere parallele (è possibile posizionare l'immagine). Allo stesso tempo, il principio di accompagnamento stretto è osservato quando si calcola la larghezza e la spaziatura della linea, che è, la spaziatura della linea differenziale è inferiore o uguale alla larghezza della linea. Quando le due linee di segnale differenziali sono molto vicine, la direzione di trasmissione corrente è opposta, i campi magnetici si annullano a vicenda, i campi elettrici sono accoppiati tra loro, e la radiazione elettromagnetica è molto più piccola. Also, i due fili devono essere sullo stesso strato per evitare cablaggio stratificato. Perché nell'elaborazione effettiva della scheda PCB, il grado di laminazione tra le pile è molto inferiore alla precisione di incisione dello stesso strato, e la perdita dielettrica durante il processo di laminazione non può garantire che la distanza tra le linee differenziali sia uguale allo spessore del dielettrico dello strato intermedio, che causerà il cambiamento di impedenza differenziale della coppia differenziale tra strati.

1.3 Vai corto e dritto. Al fine di garantire la qualità del segnale, la traccia differenziale della coppia LVDS deve essere il più breve e dritto possibile, ridurre il numero di vias nel cablaggio, ed evitare cavi differenziali troppo lunghi e troppi giri. Prova a usare 45° o archi agli angoli. Avoid 90° turns. Non vi sono restrizioni sulla selezione dei metodi di routing delle coppie LVDS tra diverse coppie di linee differenziali. Microstrip line and strip line can be used, ma va notato che c'è un buon piano di riferimento. La distanza tra le diverse linee differenziali non dovrebbe essere troppo piccola, e dovrebbe essere almeno 3-5 volte la distanza tra le linee differenziali. Se necessario, Aggiungere l'isolamento del foro di terra tra le diverse coppie di linee differenziali per prevenire il cross talk reciproco. Keep LVDSsegnali il più possibile lontani da altri segnali. I segnali differenziali LVDS non possono essere suddivisi tra piani. Anche se i due segnali differenziali sono percorsi di ritorno l'uno per l'altro, la segmentazione trasversale non interromperà il ritorno del segnale, ma la linea di trasmissione attraverso la segmentazione causerà discontinuità nell'impedenza dovuta alla mancanza di un piano di riferimento (come mostrato in figura, dove GND1 e GND2 sono adiacenti al piano terra LVDS). La distanza tra la resistenza corrispondente dell'estremità ricevente e il perno ricevente deve essere il più vicino possibile. Allo stesso tempo, la precisione della resistenza di corrispondenza deve essere controllata. Per topologia punto-punto, l'impedenza della traccia è solitamente controllata a 100Ω, ma la resistenza corrispondente può essere regolata in base alla situazione reale.Il grado di resistenza è 1%-2%. Perché secondo l'esperienza,Il disallineamento di impedenza del 10% produrrà una riflessione del 5%.

2. Analisi di simulazione del segnale LVDS seriale
Quanto sopra analizza le questioni a cui bisogna prestare attenzione quando si progettano segnali LVDS. Anche se le regole di cui sopra sono generalmente seguite durante la progettazione PCB, al fine di migliorare la correttezza e l'accuratezza della progettazione, la simulazione completa del segnale del PCB deve essere effettuata mediante simulazione. Ottenere la conversazione incrociata del segnale, ritardo, forme d'onda riflettenti e oculari, in modo da raggiungere l'obiettivo di una corretta progettazione. Il processo di simulazione del problema di integrità del segnale è prima di stabilire il modello di simulazione dei componenti, e quindi eseguire la pre-simulazione per determinare i parametri e i vincoli del processo di cablaggio. La fase di realizzazione fisica è progettata secondo i vincoli, e la post-simulazione è eseguita per verificare se il progetto soddisfa i requisiti di progettazione. La natura del modello nell'intero processo influisce direttamente sui risultati della simulazione, e i metodi di analisi della simulazione utilizzati nelle fasi pre-simulazione e post-simulazione sono anche critici per i risultati della simulazione, e un più alto grado di spezia modello è utilizzato in questo disegno. Di seguito è riportata una combinazione di progetti reali per illustrare il processo di implementazione della simulazione in questo progetto.

2.1 Impostazione dello stack della scheda PCB
Dall'analisi di cui sopra, è noto che l'impostazione di impilamento della scheda PCB è strettamente correlata all'accoppiamento del segnale e al calcolo dell'impedenza. Pertanto, la progettazione dell'impilamento deve essere effettuata prima della progettazione della scheda PCB, e poi il calcolo dell'impedenza del segnale.
2.2 Impostare il valore di tensione DC
Questo passaggio è principalmente quello di specificare il valore di tensione CC per determinate reti specifiche (solitamente power ground, ecc.), determinare la tensione CC da applicare alla rete, ed eseguire la simulazione EMI richiede la determinazione di uno o più pin sorgente di tensione. Le informazioni sulla tensione di riferimento utilizzate dal modello nel processo di simulazione sono descritte.
2.3 Impostazioni del dispositivo
Durante la simulazione allegro, allegro divide i dispositivi in tre categorie: IC, connettori e dispositivi discreti (condensatori di resistenza, ecc.), Allegro assegnerà attribuzioni di simulazione ai pin del dispositivo in base al tipo di dispositivo, Dispositivi discreti e pin del connettore L'attributo è UPSPEC, e l'attributo pin di IC può essere IN, OUT, BI, ecc.
2.4 Assegnazione modello
I principali modelli utilizzati nel processo di simulazione della scheda PCB ad alta velocità a livello di scheda sono modelli di dispositivi e modelli di linee di trasmissione. Il modello del dispositivo è generalmente fornito dal produttore del dispositivo. Nel segno seriale ad alta velocità, quello che adottiamo è il modello SPICE con maggiore precisione per portare avanti l'analisi di simulazione. Il modello della linea di trasmissione è formato attraverso la modellazione software di simulazione. Quando il segnale viene trasmesso, la linea di trasmissione rende il problema di integrità del segnale prominente, quindi la capacità del software di simulazione di modellare la linea di trasmissione influisce direttamente sul risultato della simulazione.
2.5 Ispezione SI
La funzione SI Audit viene utilizzata per verificare se una particolare rete o un gruppo di reti può essere estratta per l'analisi. In generale, è per impostare la rete ad alta velocità a cui dobbiamo prestare attenzione.
2.6 Estrarre la topologia della rete
Estrarre la struttura topologica del segnale di interesse dalla scheda PCB, generalmente includendo l'estremità motrice e l'estremità ricevente, così come la linea di trasmissione e le relative resistenze e condensatori corrispondenti. Si può vedere dalla topologia che la rete passa attraverso quei percorsi, che causerà l'influenza della trasmissione del segnale. Questo articolo prende solo il diagramma topologico di rete di uno dei segnali come esempio: come mostrato nella:

2.7 Visualizza la forma d'onda

Dopo aver impostato i passaggi sopra correlati, la simulazione può essere eseguita. Allegro può eseguire simulazioni di riflessione del segnale e simulazioni crosstalk, e la linea differenziale deve anche eseguire l'analisi del diagramma oculare. Naturalmente, la simulazione è divisa anche in pre-simulazione e post-simulazione. Quando si utilizza allegro per progettare la scheda PCB, è necessario modificare il progetto in tempo reale con i risultati della simulazione per soddisfare i requisiti. Poiché il processo di simulazione è complicato e i passaggi sono ingombranti, non li descriverò uno per uno. Ci sono due punti a cui prestare attenzione nel cablaggio della coppia diversa. Uno è che la lunghezza delle due linee dovrebbe essere il più lunga possibile, e la lunghezza uguale è quella di garantire che i due segni differenti siano mantenuti opposti in ogni momento. Polarità per ridurre i componenti in modalità comune. L'altro è che la distanza tra le due linee (questa distanza è determinata dall'impedenza differenziale) deve essere sempre mantenuta costante, cioè deve essere mantenuto parallelo. Ci sono due vie parallele, Uno è che i due fili funzionano sullo stesso fianco a fianco, e l'altro è che i due fili corrono su due strati adiacenti sopra e sotto (sopra-sotto). Generalmente, il primo ha più implementazioni affini. L'equidistanza è principalmente per garantire la stessa impedenza differenziale tra i due e ridurre la riflessione. Il metodo di cablaggio della coppia differenziale dovrebbe essere vicino e parallelo opportuno. La cosiddetta prossimità appropriata è perché questa 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 diversa sarà incoerente, che influiscono sull'integrità del segnale e sul ritardo temporale. Dal grafico simulato S-parameter, l'impedenza differenziale della coppia differenziale e l'integrità del segnale possono essere analizzate. Le forme d'onda chiave di simulazione del segnale in questo disegno sono fornite di seguito per spiegazione. Si può vedere dalla leggenda della simulazione Figura 5 che l'indice di degradazione di S11 nel dominio di frequenza di 0-3.0GHz è: under -16.770db, and S22 (curva rosa) non è peggiore di-17db. Ciò dimostra che l'impedenza differente della coppia differente è vicina all'indice di progettazione, e l'integrità del segnale è garantita.

3. Conclusione

Attraverso l'analisi di simulazione di cui sopra, si può sapere che i vari requisiti per i segnali LVDS ad alta velocità possono essere soddisfatti nella fase di progettazione della scheda PCB, e l'efficace produzione di schede PCB ha anche dimostrato la correzione del design. Il prodotto funziona stabilmente e soddisfa pienamente il PCI-Express richiede trasmissione dati ad alta velocità e alta affidabilità. Dall'analisi in questo articolo, si può vedere che nella progettazione di segnali seriali ad alta velocità, non solo il circuito design è considerato, anche la progettazione dello schema di bordo e l'analisi di simulazioni sono altri importanti, e man mano che la frequenza del segnale diventa sempre più grande, il ritardo e la conversazione incrinata del segnale sono influenzati. Fattori come l'integrità del segnale e l'integrità del segnale stanno diventando sempre più completi. Allo stesso tempo, diventa sempre più difficile controllare l'influenza di questi allevatori. Gli ingegneri devono analizzare accuratamente la progettazione del cablaggio, i modelli utilizzati, metodi efficaci di simulazione e analisi scientifica, al fine di fornire la corretta guida per la progettazione complessa della scheda PCB ad alta velocità e ridurre il ciclo di correzione per garantire il successo del progetto.