Hassas PCB İmalatı, Yüksek Frekanslı PCB, Yüksek Hızlı PCB, Standart PCB, Çok Katmanlı PCB ve PCB Montajı.
En güvenilir PCB ve PCBA özel hizmet fabrikası.
1. Giriş İlgili yüksek hızlı PCB kartı giderek daha yaygın olarak kullanılır, tasarım giderek daha karmaşıktır. Artan iletişim talebi ile sinyal iletimi ve işleme hızı giderek daha hızlı gidiyor. Yüksek hızlı devre iki anlama sahiptir: Birincisi, yüksek frekansdır. Dijital devrenin frekansının 45MHz ile 50MHz arasında ulaştığı veya aştığı ve bu frekansda çalışan devrenin tüm sistemin üçte birini oluşturduğu genellikle inanılır, bu nedenle yüksek hızlı devre olarak adlandırılır. Ayrıca, sinyalin yükselme ve düşme süresi göz önüne alındığında, sinyalin yükselme süresi sinyal iletim gecikmesinin 6 katından az olduğunda, sinyal, sinyalin belirli frekansıyla hiçbir ilgisi olmayan yüksek hızlı sinyal olarak kabul edilir.
2. Yüksek hızlı PCB kartı tasarımının temel içeriği Modern devre tasarımında yüksek hızlı devre tasarımı oranı giderek daha büyük, tasarım giderek daha zor, çözümü sadece yüksek hızlı cihazlara değil, aynı zamanda tasarımcının bilgeliğine ve dikkatli çalışmasına ihtiyaç duyar, mevcut yüksek hızlı devre sorunlarını çözmek için özel durumu dikkatle incelemek ve analiz etmelidir. Genel olarak, tasarım esas olarak üç yönü içerir: sinyal bütünlüğü tasarımı, elektromanyetik uyumluluk tasarımı, güç bütünlüğü tasarımı.2.1 Sinyal Bütünlüğü tasarımı
Sinyal bütünlüğü, sinyal hattındaki sinyalin kalitesini ifade eder. İyi sinyal bütünlüğüne sahip bir sinyal, gerektiğinde elde edilmesi için gerekli voltaj seviyesi değerlerine sahip olması anlamına gelir. Kötü sinyal bütünlüğü tek bir faktörden değil, tahta düzeyindeki tasarımdaki faktörlerin bir kombinasyonundan kaynaklanır. Özellikle yüksek hızlı devrede, kullanılan çipin anahtarlama hızı çok hızlıdır, terminal bileşenlerinin düzeni makul değildir, devrenin birbirine bağlantısı makul değildir ve benzeri sinyal bütünlüğü sorununa neden olacaktır. Esasen crosstalk, yansıma, aşma ve aşağı çekme, salınma, sinyal gecikmesi vb. 2.1.1 Crosstalk (crosstalk) Crosstalk, iki bitişik sinyal hattı arasındaki gereksiz bağlantıdır. Sinyal hatları arasındaki karşılıklı induktans ve tolerans hatttaki gürültüye neden olur. Bu nedenle, sırasıyla birleştirilmiş akım ve birleştirilmiş voltaja neden olan induktif çapraz konuşma ve kapasitif çapraz konuşmaya ayrılır. Sinyalin kenar hızı 1ns'in altındayken Crosstalk dikkate alınmalıdır. Sinyal hattı üzerinden alternatif sinyal akımı varsa, alternatif manyetik alan oluşturacaktır ve manyetik alandaki bitişik sinyal hattı sinyal voltajını indükte edecektir. Genel PCB kartı katmanının parametreleri, sinyal hatları arasındaki mesafe, sürücü ucunun ve alıcı ucunun elektrik özellikleri ve sinyal hattının bağlantı modunun hepsi çapraz konuşma üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Cadence sinyal simülasyon aracında, çapraz konuşmadan sonra aynı anda 6 bağlama sinyal hattı simüle edilebilir. Ayarlanabilecek tarama parametreleri şunlardır: PCB kartının dielektrik sabiti, orta kalınlığı, batırılmış bakır kalınlığı, sinyal hattının uzunluğu ve genişliği, sinyal hattının aralığı. Simülasyonda, hasarlı bir sinyal hattını belirtmek, yani bu hattına başka bir sinyal hattının müdahalesini araştırmak ve heyecanı sabit yüksek veya sabit düşük olarak ayarlamak gerekir, böylece bu sinyal hattına diğer sinyal hatlarının indükte edilen voltajının toplamı ölçülebilir, böylece aralık ve paralel uzunluk gereksinimleri karşılayabilir.2.1.2 Yansıma (yansıma) Yansıma, ışık süreksiz bir ortamdan geçtiğinde ve enerjisinin bir kısmı geri yansıtıldığında bildiğimiz gibi bir iletim hattı boyunca bir sinyalin yansımasıdır. Bu noktada, sinyal gücünün hepsi yüke iletilmez, bazıları geri yansıtılır. Yüksek hızlı bir PCB'de, tel iletim hattına eşdeğer olmalıdır. İletim hattı teorisine göre, kaynak ve yükün aynı impedansına sahipse, yansıma meydana gelmez. İkisi arasındaki impedansta bir uyumsuzluk yansımaya neden olur ve yük voltajın bir kısmını kaynağa geri yansıtır. Yansıtılan voltaj, yük impedansı ve kaynak impedansı arasındaki ilişkinin büyüklüğüne bağlı olarak pozitif veya negatif olabilir. Yansıtılan sinyal güçlüyse ve orijinal sinyale üst üste girerse, mantıksal durumu değiştirme olasılığı vardır ve sonuç olarak veri hataları alınır. Saat sinyali saatin monotonik olmasına neden olabilirse ve sonra yanlış tetiklemeye neden olabilirse. Genel kablolama geometrisi, yanlış tel bitmeleri, konektörler üzerinden iletim ve güç düzlemindeki süreksizlikler bu tür yansımalara neden olabilir. Ayrıca, genellikle birden fazla alıcı ile bir çıkış vardır ve daha sonra farklı kablolama stratejileri tarafından oluşturulan yansıma her alıcı üzerinde farklı etkilere sahiptir, bu nedenle kablolama stratejisi de göz ardı edilemeyecek bir faktördür.
Aşılama, çok hızlı devre anahtarı ve yukarıda bahsedilen yansıma nedeniyle neden olan bir sinyal atlamasıdır, yani sinyal zirvesi, ayarlanmış voltajın zirvesini veya vadi değerini aşır. Aşağı çekim bir sonraki düşük veya zirvedir. Aşırı aşırılık koruma diyonunun çalışmasına neden olabilir, erken arıza ve cihaza ciddi hasar verebilir. Aşırı düşüşler, uygun uç noktaları ekleyerek azaltabilecek veya ortadan kaldırılabilecek sahte saat veya veri hatalarına neden olabilir.2.1.4 Titreşim ve PewnchessTitreşim fenomeni, aşırı ve aşağı düşüş, sinyal titreşimi ve çevresindeki titreşimin tekrarlanan oluşumudur, alıcı uç ve iletim hattı ve hatttaki aşırı indüktans ve kapasite nedeniyle kaynak uç arasındaki impedans uyumsuzluğundan kaynaklanır, genellikle mantık seviyesi eşiğinin yakınında meydana gelir, mantık seviyesi eşiğini birçok kez geçmek mantık bozukluğuna yol açacaktır. Dalgalanmalar ve çevresel dalgalanmalar yansımalar kadar çok faktörden kaynaklanır ve dalgalanmalar uygun bir PCB parametrelerini bitirmek veya değiştirmek ile azaltabilir, ancak tamamen ortadan kaldırılamaz. Cadence'in sinyal simülasyon yazılımında yukarıdaki sinyal bütünlüğü sorunları yansıma parametrelerinde ölçülür. IBIS modeli sürücü cihazı ve alıcı deposunda, sadece farklı iletim hattı impedansı parametreleri, direnç, sinyal iletim hızı veya şerit hattı ve mikroşerit hattı ayarlamamız gerekir, simülasyon aracı sinyal dalga biçimi ve ilgili verileri kullanarak doğrudan hesaplanabilir, böylece eşleşen iletim hattı impedansı değeri, direnç, sinyal iletim hızını bulabilirsiniz. İlgili PCB kartı yazılımında Allegro, her katmadaki ilgili sinyal hattının genişliği ilgili iletim hattı impedansı değeri ve sinyal iletim hızına göre elde edilebilir (laminasyonun sırası ve parametreleri Kaynak uçtan uçta ve paralel uçtan uçta vb. dahil olmak üzere direnç eşleştirmesini seçmenin birçok yolu vardır. Kablolama stratejisinde ayrıca farklı yollar seçebilirsiniz: krizantem, yıldız, özel, her yönün özel seçimi belirlemek için farklı devre simülasyon sonuçlarına göre avantajları ve dezavantajları vardır.
2.1.5 Sinyal Gecikmesi Devre sadece belirtilen zaman dizisine uygun olarak veri alabilir, çok uzun sinyal gecikmesi zamanlama ve fonksiyonun karışıklığına neden olabilir, düşük hızlı bir sistemde bir sorun olmayacak, ancak sinyal kenar hızı artar, saat hızı artar, cihazlar ve senkronizasyon süresi arasındaki iletim süresi kısaltılacaktır. Sürücü aşırı yük ve uzun kablolama gecikmelere neden olur. Tüm kapı gecikmeleri, kurulum süresi, bekleme süresi, hat gecikmesi ve sapma dahil olmak üzere daha kısa ve daha kısa zaman bütçelerinde karşılanmalıdır. İletim hattındaki eşdeğer kapasitans ve indüktans, sinyalin dijital anahtarlanmasını geciktireceğinden, yansıma nedeniyle oluşan salınma sarmasıyla birleştirildiğinden, veri sinyali, alıcı cihazın doğru bir şekilde alması için gereken zamanı karşılayamaz ve bu da alıcı hatalarına neden olur. Cadence sinyal simülasyon yazılımında, sinyal gecikmesi ayrıca yansıma alt parametreleri Settledelay, Switchdelay ve Propdelay'de de ölçülür. İlk iki parametre, IBIS model kütüphanesindeki test yükü ile ilgilidir. Bu iki parametre, sürücü ve alıcı cihazlarının kullanıcı manuel parametreleriyle belirlenebilir. Simüle edilmiş Settledelay ve Switchdelay ile karşılaştırılabilir. Yavaş modunda elde edilen Switchdelay değerleri hesaplanan değerden daha küçük ve Hızlı modunda elde edilen Switchdelay değerleri hesaplanan değerden daha büyük ise, gerçekten ihtiyacımız olan iki cihaz arasındaki Propdelay aralığı elde edilebilir. Belirli bir cihazın yerleştirilmesi sırasında, cihaz uygun bir pozisyonda değilse, ilgili gecikme tablosunun kısmı kırmızı görünecek, bu da pozisyon düzgün ayarlandığında maviye dönecek ve cihazlar arasındaki gecikmenin belirtilen Propdelay aralığını karşıladığını gösterir.2.2 Elektromanyetik Uyumluluk Tasarımı Elektromanyetik uyumluluk, elektromanyetik müdahale ve elektromanyetik toleransı, yani aşırı elektromanyetik radyasyon ve elektromanyetik radyasyona duyarlılığı içerir. İki çeşit elektromanyetik müdahale vardır: iletim müdahalesi ve radyasyon müdahalesi. İletken müdahale, bir elektrik ağından başka bir elektrik ağına sinyallerin akım şeklinde iletken ortam aracılığıyla iletilmesini ifade eder. PCB kartında, esas olarak zemin gürültüsü ve güç gürültüsü olarak ortaya çıkar. Radyasyonlu müdahale, bir sinyalin başka bir elektrik ağını etkileyen elektromanyetik dalgalar şeklinde yayılmasıdır. Yüksek hızlı PCB kartı ve sistemi tasarımında, yüksek frekans sinyal hattı, çip pinleri, konektörler vb. Anten özelliklerine sahip radyasyon müdahale kaynağı olabilir. EMC tasarımının önemine göre dört seviyeye bölünebilir: cihaz ve PCB seviyesi tasarımı, yerleştirme sistemi tasarımı, koruma sistemi tasarımı ve filtreleme tasarımı. Bunlar arasında, ilk iki önemlidir, cihaz ve PCB kartı seviyesi tasarımı esas olarak aktif cihazların seçimi, devre kartı istifleme, düzen ve kablolama vb. Topraklama sistemi tasarımı esas olarak topraklama modu, topraklama impedansı kontrolü, topraklama döngüsü ve koruma katmanı topraklama içerir. Cadence simülasyon aracında, elektromanyetik müdahale simülasyon parametreleri mesafe, frekans aralığı, tasarım onayı, standartlara uyum vb. yönünde X, Y, Z yönünde ayarlanabilir. Bu simülasyon, özellikle tasarım gereksinimlerini karşıladığını kontrol etmek için, simülasyon sonrasına aittir, bu nedenle, ön çalışmada, elektromanyetik müdahale teorisine göre tasarım yapmamız gerekir, olağanüstü uygulama, tasarımın her bağlantısına uygulanan elektromanyetik müdahale tasarım kurallarını kontrol etmek, her bağlantıda kural sürücüsü ve kontrolünü elde etmektir. Çoğu durumda, sinyal bozulmasının ana nedeni güç kaynağı sistemidir. Örneğin: zemin rebound gürültüsü çok büyük, koplamak kapasitörünün tasarımı uygunsuz, çok güç kaynağı veya zemin düzlemi bölümü iyi değildir, katman tasarımı makul değildir, akım dağılımı eşit değildir, güç kaynağı bütünlüğü sorunları getirecek, sinyal bozulmasına neden olur ve sinyalin bütünlüğünü etkiler. Sorunu çözmek için ana fikirler, güç dağıtım sistemini belirlemek, büyük boyutlu devre panosunu birkaç küçük boyutlu panoya bölmek, Ground Bounce gürültüsüne dayanan ayırma kapasitesini belirlemek ve tüm PCB panosunu göz önünde bulundurmaktır. Aynı zamanda büyük miktarda çip çıkışı gibi oynamak için devrede akan büyük bir akım olduğunda, plaka düzleminin güç kaynağından çipte daha büyük bir geçici akım akışı olacak, çip paketleri ve güç düzleminin direnci ve indüktansı güç kaynağı gürültüsüne neden olacaktır, gerçek yeryüzü düzleminde voltaj dalgalanmaları ve değişiklikler üretmeyecek, gürültü eylemin diğer bileşenlerini etkileyecektir. Tasarımda, yük kapasitesini azaltmak, yük direncini arttırmak, zemin indüktansını azaltmak ve anahtarların sayısını aynı anda azaltmak zemin elastiğini azaltabilir. Örneğin jeoelektrik düzey bölünmesi nedeniyle, katman dijital zemine, analog zemine, korumalı zemine vb. bölünür, dijital sinyal analog zemin hattı bölgesine gittiğinde, zemin düzeyi geri akış gürültüsü oluşturulacaktır. Aynı zamanda, seçilen cihaza bağlı olarak, güç kaynağı katmanı birkaç farklı voltaj katmanına bölünebilir, bu nedenle zemin çarpması ve geri akış gürültüsü özel dikkat gerektirir. Güç dağıtım sistemi ve ayrılma kapasitörünün seçimi, güç kaynağı bütünlüğünün tasarımında çok önemlidir. Genellikle, güç kaynağı sistemi (güç kaynağı ve yer düzlemi) arasındaki impedansı mümkün olduğunca düşük tutun. Belirtilen voltaj ve akım değişiklikleri aracılığıyla elde etmek istediğimiz hedef impedansı belirleyebilir ve ardından elektrik kaynağı sisteminin her parçasının impedansını ve hedef impedansını yapmak için devredeki ilgili faktörleri ayarlayabiliriz. Ayrılma kapasitörü için, kapasitörün parazit parametrelerini göz önünde bulundurmak, ayrılma kapasitörünün sayısını ve her kapasitörün kapasitesini ve belirli yerini, mümkün olduğunca birden fazla kapasitor yapmamak için, en az bir kapasitor yapmak için miktarsal olarak hesaplamak gerekir. Cadence simülasyon araçlarında, yerleştirme sıçraması eşzamanlı anahtar gürültüsü olarak adlandırılır. Simülasyonda, güç kaynağı ile cihaz paketinin parazit indüktansı, kapasitansı ve direnci arasındaki parazit indüktansı, kapasitansı ve direnci dikkate alınır ve sonuçlar gerçek durumla daha tutarlıdır. Ayrıca, sistem tarafından kullanılan devre tipine ve çalışma frekansına göre, istenen parametreleri ayarladıktan sonra, uygun kapasitans boyutu ve yerleştirme konumu hesaplanabilir ve PCB kartındaki güç kaynağı bütünlüğü sorununu çözmek için düşük impedanslı bir topraklama döngüsü tasarlanabilir.
