PCB技術 - DSP PCB基板設計の品質を保証する方法

チップインテグレーションの増加に伴い, チップピンの数が増加している, そして、デバイスのパッケージングは常に変化している, ディップからOSOPへ,SOPからPQFPへ,PQFPからBGAへ.TMS 320 C 6000シリーズデバイスはBGAパッケージを採用.回路応用に関して, BGAパッケージは、高い成功率の特徴を持ちます,低修理率,高信頼性.ますます広く使われている.しかし,BGAパッケージはボールグリッドアレイチップパッケージに属するので,開発中.システムの物理的実現, それで, ボードレベル設計は多くの高速ディジタル回路設計技術を含む.

高速システムで, 雑音干渉の発生は最初の影響因子である.高周波PCB回路 基板も放射線と衝突を生じます, より速いエッジ率がリンギングを生じる間, 反射と漏話. あなたが高速信号レイアウトとルーティングの具体性を考慮しないならば, 設計された回路基板は適切に動作しない. したがって, PCBボード設計の成功はDSPSの回路設計プロセスにおける非常に重要なリンクである.

したがって、PCBボードの設計品質は非常に重要である。最適設計概念を現実に変える唯一の方法である。高速DSPシステムにおけるPCBボードの信頼性設計に注目すべきいくつかの課題について以下に述べる。

電源設計

高速DSPシステムのPCBボード設計において考慮すべき第1のものは、電源設計である.電源設計においては，信号完全性問題を解決するために，以下の方法が一般的である。

1.電源とグランドの分離

回路基板が専用接地層及び電力層を有するか否かに関係なく、特定の合理的に分布するキャパシタンスを電源と接地との間に追加しなければならない。スペースを節約し、スルーホールの数を減らすために、より多くのチップコンデンサを使用することをお勧めします。チップコンデンサは、PCBボード、すなわち半田付け面の背面に配置することができる。チップコンデンサはスルーホールに接続されており、スルーホールを介して電源及びグランドに接続されている。

2.配電用配線規則を考える

別のアナログとデジタルのパワープレーン.高速かつ高精度のアナログ成分はディジタル信号に敏感である。例えば、増幅器は、スイッチング信号を増幅してパルス信号に接近させるので、基板のアナログ及びデジタル部分は、一般に分離される必要がある。

3.感受性シグナルの分離

いくつかの高感度信号（高周波クロックのような）は、特にノイズ干渉に敏感であり、それらのために高レベルのアイソレーション対策を取らなければならない。高周波クロック（20 MHz以上のクロック、または5ns未満のフリップタイムを有するクロック）は、接地線のエスコートを必要とし、クロック線幅は少なくとも10 milであり、エスコートグランド線幅は少なくとも20ミルであるべきである。穴は地面との良好な接触であり、5 cmごとに地面に接続するために打ち抜かれる；クロック送信側には、直列に22Ω〜220個程度のダンピング抵抗を接続する必要がある。これらのラインによる信号ノイズによる干渉を回避することができる。

4.ソフトウェアとハードウェアの妨害防止設計

一般に、高速DSP応用システムPCB基板は、システムの特定の要件に従ってユーザによって設計される。限られた設計能力と実験室条件のために、完全で信頼できる干渉防止処置がとられないならば、一旦働く環境が理想的でないならば、電磁干渉はDSPプログラム流れが無秩序になる原因になります。DSPの正常な作業コードが回復できないとき、プログラムは逃げるか、クラッシュします、そして、若干の構成要素は損害を受けるかもしれません。対応する干渉防止対策を講じるには注意が必要である。

5.ハードウェア干渉防止設計

ハードウェアの干渉防止効率は高い。システムの複雑さ、コスト、およびボリュームが許容可能であるとき、ハードウェア干渉防止設計が好ましい。一般的に使用されるハードウェアのアンチジャミング技術は次のカテゴリに要約できます。

a.ハードウェアフィルタリング：RCフィルタは、あらゆる種類の高周波干渉信号を大きく弱めることができる。例えば、「バリ」の干渉を抑制することができる。

b.合理的な接地：合理的に接地システムを設計し、高速ディジタルアナログ回路システム, 低いインピーダンスを持つことは非常に重要である, 大面積接地層. 接地層は高周波電流のための低インピーダンスリターンパスを提供することができない, しかし、EMIとRFI, そして、それはまた、外部干渉に遮蔽効果を有する. 年にデジタルグラウンドからアナロググラウンドを分離する PCB設計.

c.遮蔽対策：交流電力，高周波電力，強電流装置，アークにより発生する電気火花は電磁波を発生し電磁妨害の騒音源となる。これらの装置は金属シェルで囲まれて接地される。電磁誘導による干渉のシールドのペアは非常に効果的です。

d.光電分離：光アイソレータは、異なる回路基板間の相互干渉を効果的に回避することができる。高速光電アイソレータは、DSPおよび他のデバイス（センサ、スイッチなど）のインターフェースでしばしば使用される。

6.ソフトウェア妨害防止設計

ソフトウェアのアンチジャミングは、ハードウェアのアンチジャミングが置き換えることができない利点があります。DSPアプリケーションシステムにおいて、干渉の影響を最小にするために、ソフトウェアの妨害防止能力も完全にタップされるべきである。いくつかの効果的なソフトウェア・ジャミング方法を以下に示す。

a.ディジタルフィルタリング：ディジタル入力フィルタによりアナログ入力信号のノイズを除去することができる。一般的に使用されるデジタルフィルタリング技術：メディアンフィルタリング、算術平均フィルタリングなど。

b.トラップの設定:未使用のプログラム領域にブートプログラムのセクションを設定する。プログラムが干渉のためにこの領域にジャンプするとき、ブートプログラムは捕らえられたプログラムを指定されたアドレスに強制的に案内して、そこでエラープログラムを修正する特別なプログラムを使用します。処理する。

c.命令冗長：2バイト又は3バイトの命令命令NOPをダブルバイト命令と3バイト命令の後に挿入し、プログラムが実行しているプログラムによってDSPシステムが乱されたときにプログラムが自動的に右トラックに入るのを防止することができる。

d.セットウォッチドッグタイミング：制御不能プログラムが「無限ループ」に入る場合、「ウォッチドッグ」技術は、通常、「無限ループ」からプログラムを作るために使用される。原理はタイマーを使用し、設定周期に応じたパルスを生成する。あなたがこのパルスを生成したくないならば、DSPはセット期間未満でタイマーをクリアしなければなりません;しかし、DSPプログラムが逃げるときに、それはタイマーが必要に応じてクリアされない、そして、タイマーにより生成されるパルスはDSPをリセットして、再びDSPを初期化するDSPリセット信号として使われる。

三つの電磁両立性設計

電磁的適合性は、複雑な電磁環境で正常に動作する電子機器の能力を指す.電磁両立性設計の目的は，電子機器があらゆる外部干渉を抑制し，他の電子機器への電子機器の電磁干渉を低減することである。実際のPCBボードにおいては、隣接する信号間のクロストークが多かれ少なかれ、電磁干渉現象が存在する。クロストークの大きさは、ループ間の分布キャパシタンスおよび分布インダクタンスに関係する。信号間の相互電磁干渉を解決するために以下のような対策を講じることができる。

1.合理的な線幅の選択

プリント配線板への過渡電流による衝撃干渉は主にプリント配線のインダクタンスに起因し、そのインダクタンスはプリント配線の長さに比例し、その幅に反比例する。従って、ショートワイヤとワイドワイヤの使用は干渉を抑制するのに有益である。クロックリードおよびバスドライバの信号線は、大きな過渡電流を有することが多く、そのプリント基板はできるだけ短くする必要がある。個別部品の回路については、要求されるプリントワイヤ幅は約1.5 mmである集積回路では，プリント線幅は0.2 mm〜1.0 mmである。

2.ティックタックつま先の格子状配線構造を採用。

具体的な方法は、PCB基板の第1の層に水平に配線し、次の層に垂直に配線することである。

3.放熱設計

熱放散を容易にするために、プリント基板は、独自に設置するのがベストであり、基板間隔は2 cmよりも大きくなければならない。同時に、プリント基板上のコンポーネントのレイアウト規則に注意してください。水平方向において、高電力デバイスは、熱伝達経路を短くするために可能な限りプリント板のエッジに近く配置される垂直方向において、高出力デバイスはプリントボードの最上部まで可能な限り近く配置される。そして、それによって、他のコンポーネントの温度に対するその衝撃を減らす。温度に対してより敏感な構成要素は、比較的低い温度で可能な限りの領域に配置されるべきであり、大量の熱を発生するデバイスの直上に配置されるべきではない。

高速DSP応用システムの各種設計について, 理論から現実への完全なデザインの変換方法高品質PCB基板. どのように信号の品質を向上させる非常に重要です.したがって,システムの性能が良いかどうかは、デザイナーのPCBボードの品質から分離できない.