PCB Блог - как сделать хороший PCB - лист

Everyone knows that making a панель PCB Это то, что нужно для того, чтобы превратить проектную схему в подлинную печатную схему. не стоит недооценивать этот процесс. There are many things that work in principle but are difficult to achieve in engineering, или чего другие могут добиться, others can't, Поэтому принятие правильных решений не является трудным делом. панель PCB, Но сделать работу нелегко. панель PCB. две основные проблемы в области микроэлектроники - обработка высокочастотных и слабых сигналов. в этом отношении, уровень панель PCB production is particularly important. одни и те же принципы проектирования, the same components, есть панель PCBs produced by different people have different characteristics. так как мы можем принять хорошее решение? панель PCB? Based on our past experience, I would like to talk about my views on the following aspects:

1. To clarify the design goals
When receiving a design task, first of all, необходимо четко определить цель, whether it is an ordinary панель PCB, a high-frequency панель PCB, a small-signal processing панель PCB, или панель PCB with both high-frequency and small-signal processing. Если обычный панель PCB, только макет и проводка рациональны и опрятны, and the mechanical dimensions are accurate, если есть промежуточная и длинная грузовая линия, certain methods must be used to reduce the load. когда сигнальная линия на платы превышает 40мгц, Эти линии следует особо рассмотреть, such as crosstalk between lines. если частота выше, длина монтажа будет более строго ограничена. теория сетей по параметрам распределения, the interaction between high-speed circuits and their wiring is a decisive factor, Это нельзя игнорировать при проектировании системы. With the increase of the gate transmission speed, оппозиция линии сигнала будет соответственно увеличена, and the crosstalk between adjacent signal lines will increase proportionally. обычно, the power consumption and heat dissipation of high-speed circuits are also large. при создании высокоскоростной PCB необходимо уделять должное внимание платы. When there are weak signals of millivolt level or even microvolt level on the board, Эти сигнальные линии требуют особого внимания. Because the small signal is too weak, Он легко поддается влиянию других мощных сигналов, and shielding measures are often necessary. значительно снижает отношение сигнал - шум. As a result, полезный сигнал затоплен шумом, не может быть эффективно извлечен. The commissioning of the board should also be considered in the design stage. нельзя игнорировать такие факторы, как физическое положение точки тестирования и изоляция точки тестирования., because some small signals and high-frequency signals cannot be directly added to the probe for measurement. Кроме того, other related factors should be considered, например, число этажей платы, the package shape of the components used, механическая прочность платы. Before making a панель PCB, необходимо понять проектную цель.

2. Understand the function of the components used for the layout and wiring requirements
We know that some special components have special requirements for layout and wiring, например, усилитель для аналоговых сигналов. усилитель аналоговых сигналов нуждается в стабильном питании и небольших сетях. The analog small signal part should be kept away from the power device as much as possible. на заседании Совета директоров Ауди, the small signal amplifying part is also specially equipped with a shielding cover to shield the stray electromagnetic interference. использование чипов glink на панели NTOI с использованием ECL, which consumes a lot of power and generates heat. при компоновке особое внимание должно уделяться теплоотдаче. If natural heat dissipation is used, чипы GLINK должны располагаться в относительно плавном воздушном цикле., and the heat dissipated can not have a great impact on other chips. если плата оборудована громкоговорителем или другим мощным устройством, it may cause serious pollution to the power supply, Это также заслуживает внимания..

3. Consideration of component layout
One of the first factors to be considered in the layout of components is the electrical performance. компоненты, тесно связанные с линией. Especially for some high-speed lines, макет должен быть как можно короче. Power signal and small signal devices to separate. при условии удовлетворения характеристик схемы, Кроме того, необходимо учитывать аккуратное расположение компонентов, удобство испытания. The mechanical size of the board and the location of the socket also need to be carefully considered. в высокоскоростной системе основным соображением проектирования системы является также время задержки заземления и распространения на межсоединениях. время прохождения линии сигнала сильно влияет на скорость всей системы, особенно для высокоскоростных ECL - схем. Although the speed of the integrated circuit block itself is very high, due to the use of ordinary interconnecting lines on the backplane (about 30 cm in length). 2ns delay) increases the delay time, это значительно снижает системную скорость. Synchronous working components such as shift registers and synchronous counters are placed on the same board, время задержки передачи неравно, так как синхронный сигнал посылается на различные платы, Это может привести к ошибке главного управления сдвиговым Регистром. Если нельзя положить на один лист, the length of the clock lines from the common clock source to each plug-in board must be equal in places where synchronization is critical.

4. The consideration of wiring
With the completion of the design of OTNI and star fiber network, в будущем будет спроектировано больше высокоскоростных линий сигнализации на более чем 100 МГц. здесь будут представлены некоторые основные концепции высокоскоростных линий.
Transmission line: Any "long" signal path on a printed circuit board can be considered a transmission line. если время задержки распространения линии меньше, чем время нарастания сигнала, any reflections produced during the signal rise will be drowned out. превышать, kickback and ringing are no longer present. для большинства схем MOS, since the ratio of rise time to line transmission delay time is much larger, траектория траэтория может измеряться в метрах без искажения сигнала. логическая схема для ускорения, especially ultra-high-speed ECL. интегральная схема, due to the increase in edge speed, если не принять других мер, the length of traces must be greatly shortened to maintain signal integrity. есть два способа заставить высокоскоростные схемы работать на относительно длинных схемах, не создавая серьезных искажений формы. TTL использует диодный фиксатор Шотки для быстрого снижения, Таким образом, удар ударяется клещами на диод под земным потенциалом. Это снижает размер последующих вычетов, the slower rising edge allows overshoot, but it is attenuated by the relatively high output impedance (50-80Ω) of the circuit in the level "H" state . Кроме того, due to the high immunity of the level "H" state, вопрос отдачи не очень заметен. For HCT series devices, если использовать метод фиксирования диода Шоттки и каскадного сопротивления, the improvement will be improved. эффект будет более очевидным. At higher bit rates and faster edge rates, вышеописанный метод формирования TTL имеет некоторые недостатки, когда по линии сигнала выделяется. Because of the reflected waves in the line, Они будут склоняться к комбинации с высоким битрейтом, создавать серьезные искажения сигналов, снижать помехоустойчивость. Therefore, для решения проблемы отражения, another method is usually used in the ECL system: the line impedance matching method. так можно управлять рефлексом, чтобы обеспечить целостность сигнала. Strictly speaking, традиционное устройство TTL и CMOS для медленных краевых скоростей, линии электропередач не нужны. For high-speed ECL devices with faster edge speeds, линия передачи не всегда нужна. But when using transmission lines, их преимущество заключается в том, что они способны прогнозировать запаздывание проводов, а также контролировать отражение и колебания по согласованию сопротивлений.

4.1 There are five basic factors for deciding whether to use a transmission line:
They are: (1) Edge rate of system signal, (2) Wiring distance (3) Capacitive load (how much fan-out), (4) Resistive load (line termination method); (5) Allowable Percent kickback and overshoot (reduction in AC immunity).

4.2. Several types of transmission lines
(1) Coaxial cable and twisted pair: They are often used in the connection between systems. The characteristic impedance of coaxial cable is usually 50Ω and 75Ω, А двойной виселица обычно 110 ©.
(2) Microstrip line on the printed circuit board: The microstrip line is a strip conductor (signal line) separated from the ground plane by a dielectric. Если толщина, width, дальность от плоскости пути управляема, его характеристическое сопротивление также контролируется.
(3) Stripline in the printed board: The stripline is a copper stripline placed in the middle of the dielectric between two layers of conductive planes. Если толщина и ширина линий, the dielectric constant of the medium, расстояние между двумя проводящими плоскостями управляемое, Поэтому характеристическое сопротивление линии также контролируется.

4.3 Terminate the transmission line
When the receiving end of a line is terminated with a resistance equal to the characteristic impedance of the line, линия передачи называется параллельным терминалом. It is mainly used for obtaining electrical performance, распределённая нагрузка. Sometimes in order to save power consumption, 104 конденсатор с торцевым сопротивлением последовательное соединение, формирование контура на конце переменного тока, which can effectively reduce the DC loss. одно резисторное соединение между приводом и линией передачи, and the end of the line is no longer connected to the terminating resistor. Этот метод прекращения называется последовательным прекращением. Overshoot and ringing on longer lines can be controlled with series damping or series termination techniques. Series damping is achieved using a small resistor (usually 10 to 75 Ω) in series with the output of the drive gate. This damping method is suitable for Used in conjunction with lines whose characteristic impedance is controlled (such as backplane wiring, неразветвлённая плата, и большинство проводов завернуты, сорт.). The value of the series resistance and the output impedance of the circuit (drive gate) when terminated in series is equal to the transmission line. характеристическое сопротивление. Series-terminated wiring has the disadvantages of only using lumped loads at the termination and long propagation delay times. Однако, this can be overcome by using redundant series-terminated transmission lines.

4.4 Unterminated transmission line
Transmission lines can be used without series or parallel termination if the line delay time is much shorter than the signal rise time, if the round-trip delay (the time the signal takes to travel back and forth on the transmission line) for an unterminated line is longer than for a pulsed signal If the rise time is short, скидка без прекращения составляет 15% от логического колебания.

4.5 Comparison of several termination methods
Both parallel terminal wiring and series terminal wiring have their own advantages. каким образом, or both, зависит от предпочтений конструктора и системных требований. The main advantage of parallel termination wiring is the high speed of the system and the complete and distortion-free transmission of the signal on the wire. нагрузка на длинные линии не влияет ни на время задержки распространения приводной сетки длинной линии, ни на скорость края сигнала, Но увеличивает время задержки распространения сигнала вдоль длинной линии. When driving a large fan-out, нагрузка может распределяться по линиям через разветвленную короткую линию, а не по терминалу, который, как и последовательный терминал, должен быть сосредоточен вместе с нагрузкой. The series termination method enables the circuit to drive several parallel load lines. приращение времени задержки из - за ёмкостной нагрузки в последовательных конечных линиях примерно в два раза, а короткие линии имеют границы из - за емкостной нагрузки. The speed is slowed down and the drive gate delay time is increased, Однако, the crosstalk of the series-terminated wire is less than that of the parallel-terminated wire, в основном потому, что амплитуда сигнала, передаваемого по последовательным проводам, составляет только половину логического колебания, so The switch current is also only half of the parallel terminated switch current, малая энергия сигнала. при изготовлении листа или листа выбирается двухсторонняя или многослойная пластина панель PCB depends on the operating frequency, сложность схем и требования к плотности монтажа. Choose a multi-layer board when the clock frequency exceeds 200MHZ. если рабочая частота превышает 350мгц, the printed circuit board with PTFE as the dielectric layer is selected, Потому что оно меньше, the parasitic capacitance is smaller, и скорость передачи. To save power consumption, the following principles are required for the wiring of the printed circuit board:
(1) There should be as much space as possible between all parallel signal lines to reduce crosstalk. If there are two signal lines that are close to each other, заземление между двумя линиями, Это может служить щитом.
(2) When designing the signal transmission line, необходимо избегать резких поворотов, чтобы предотвратить внезапные изменения импеданса характеристики линии передачи.
(3) The width of the printed line can be calculated according to the characteristic impedance calculation formula of the microstrip line and the strip line. характеристическое сопротивление проводов на печатных платах обычно от 50 до 120. To get a large characteristic impedance, ширина линии должна быть очень узкой. But very thin lines are not easy to make. учитывать различные факторы, it is generally appropriate to choose an impedance value of about 68Ω, Потому что выбор 68 - го отключения © характеристическое сопротивление может быть уравновешено между временем задержки и потребностью работы. A 50Ω transmission line will consume more power; a larger impedance can certainly reduce power consumption, Но это увеличивает время задержки передачи. The propagation delay time increases and the characteristic impedance decreases due to the negative line capacitance. Однако, the intrinsic capacitance per unit length of the line segment with low characteristic impedance is relatively large, Таким образом, задержка передачи и характеристическое сопротивление в меньшей степени зависят от нагрузочной емкости. An important feature of a properly terminated transmission line is that branch stubs should have little effect on line delay time. когда Z0 выключает. The length of the short branch line must be limited to within 2.5 см. To avoid large ringing.
(4) For double-sided boards (or four-layer lines in six-layer boards). The lines on both sides of the circuit board should be perpendicular to each other to prevent mutual induction and crosstalk.
(5) If there are high-current devices on the printed board, реле типа, контрольная лампа, speakers, etc., their ground wires should be separated and run separately to reduce the noise on the ground wire. заземление этих больших токовых устройств должно быть соединено с отдельной заземленной шиной на плащах и на задней панели, эти отдельные заземляющие линии также должны быть соединены со всей системой.
(6) If there is a small signal amplifier on the board, слабая сигнальная линия перед усилением должна быть удалена от линии сильного сигнала, и след должен быть как можно короче, and the панель PCB по возможности, защита должна обеспечиваться заземленной линией.