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Tecnologia PCB
Considerazioni sul processo di progettazione dei PCB
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Considerazioni sul processo di progettazione dei PCB

Considerazioni sul processo di progettazione dei PCB

2021-11-11
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Author:Jack

Il gigabit serial I/O technology has extremely outstanding superior performance, ma queste prestazioni superiori hanno bisogno di condizioni per garantire, namely excellent signal integrity. Per esempio, a supplier reported that when they first tried to use a high-speed, Progettazione seriale gigabit per una specifica applicazione, the failure rate was 90%. Per migliorare il tasso di successo, we may need to perform simulations and adopt more complex new bypass circuits.
Le prestazioni GTP di Spartan-6 FPGA dipendono dall'integrità del segnale PCB. The following factors need to be considered in the PCB design process: the laminated structure of the board, la disposizione dei componenti, and the signal routing.

Progettazione PCB

Power supply and stackup
For the GTP transceiver of Spartan-6 FPGA, the stack can be divided into two groups, il livello di distribuzione dell'energia e il livello di routing del segnale. The power layer is used to connect the MGTACC, MGTAVCCPLL, MGTAVTTTX and MGTAVTTRX power pins of GTP.
In pila, the ground plane layer transmission signal line provides a signal return path. Allo stesso tempo, because there is a shielded plane between the two signal layers, non è necessario considerare le questioni che devono essere prese in considerazione per il cablaggio di strati adiacenti quando il segnale è instradato, and more signal paths are provided.
Il piano di potenza di GTP dovrebbe essere strettamente adiacente al piano di terra per aumentare l'effetto di accoppiamento. The ground plane can provide shielding for the power plane of GTP, e proteggere il piano di potenza dalle interferenze di rumore causate dal segnale dello strato superiore o del livello successivo.
Infatti, consider from another perspective, che è, when the noise of the power supply appears in the high-frequency range, man mano che la frequenza aumenta, it becomes more and more difficult to find a capacitor that can cover this frequency range and achieve a filtering effect until it is impossible to find such a capacitor. . Con la diminuzione del valore di capacità, the related stray inductance and the resistance value of the package do not change accordingly, quindi la risposta in frequenza non cambierà molto. In order to achieve better power distribution at high speeds, Dobbiamo usare lo strato di potenza e lo strato di terra per costruire i nostri condensatori. Per raggiungere i nostri obiettivi in modo più efficace, it is usually necessary to use adjacent power planes and ground planes.
La connessione tra i pin di alimentazione GTP e la rete di distribuzione dell'energia svolge un ruolo chiave nelle prestazioni di GTP. PDN, e FPGA hanno bisogno di connessioni a bassa impedenza e basso rumore. The FPGA's GTP power supply can tolerate a maximum noise of 10mVpp. Nell'intervallo da 10KHz a 80MHz, the power supply can use a small plane. Questo piccolo piano di potenza non deve coprire l'area dell'interfaccia SelectIO.
PCB design capacitor placement
In addition to considering the value of the bypass capacitor, Un altro aspetto importante da considerare è il posizionamento del condensatore.
The general rule is that the larger the capacitance, meno rigorosi i requisiti di posizionamento. If the capacitor value is small, il condensatore deve essere il più vicino possibile ai perni di alimentazione e di massa. One method that can be used is to remove the traces and vias of the unused general-purpose IO to make room for the bypass capacitor
The location of the GTP power segmentation area and the location of the GTP filter capacitor.
Signal routing
GTP signal traces and SelectIO signal traces should be avoided on adjacent layers, e i rispettivi percorsi di ritorno dovrebbero essere tenuti separati, including vias. È importante mantenere una certa distanza tra coppie di linee differenziali e tra linee differenziali e altre linee. The general rule is: the distance between adjacent line pairs must be at least 5 times the distance between the two lines in the line pair.
Le linee differenziali del segnale Gigabit dovrebbero evitare di cambiare il più possibile lo strato di cablaggio. If cross-layer transmission is necessary, ha bisogno di essere particolarmente attento. First, deve essere fornito un percorso di ritorno completo. Quindi dobbiamo accoppiare lo strato di riferimento dello strato A e lo strato di riferimento dello strato B insieme. The most ideal situation is that both reference layers are strata. In questo caso, the return path can be achieved by placing another via connecting the two reference layers near the transfer layer via. If the reference planes are different (one is the ground plane and the other is the power plane), you need to place a 0.Condensatore 01μF il più vicino possibile alla via per collegare i due piani di riferimento per ridurre l'impedenza del percorso di ritorno. Many problems may be encountered in the PCB design process, ma finché ogni dettaglio è curato con cura, a good Schema PCB può essere progettato.