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電路設計

電路設計 - PCB設計背板連接器和工藝中的SI分析

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電路設計 - PCB設計背板連接器和工藝中的SI分析

PCB設計背板連接器和工藝中的SI分析

2021-10-23
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Author:pcb board

1 電路板背板連接器 設計

PCB背板連接器(背板連接器)是一種常用於大型通信設備、超高效能服務器和超級電腦、工業電腦和高端儲存設備的連接器。 其主要功能是連接子卡和背板。 在單板和背板之間形成90°垂直結構,以傳輸高速差分訊號(差分訊號)或單端訊號(單端訊號)和大電流。

2mm HM連接器是一種頭到尾拼接設計。 有不同的類型,如A、B、C等。A類型中的兩個功能塊具有引導和定位功能(使用板上的連接器定位),可以防止插入錯誤方向。 B型完全沒有定位功能,C型作為拼接端,具有部分定位功能,如下圖所示。 在使用連接器拼接組或單個連接器時,必須考慮連接器定位問題。 2mm連接器有兩種類型:柱間遮罩和外殼遮罩。 在實際使用連接器時,應根據接地引脚訊號的排列和遮罩要求進行選擇; 從EMC的角度來看,最好選擇遮罩外殼。 此外,還有專業為高速訊號傳輸設計的HS3連接器。 在連接器的設計中考慮了引脚和訊號之間的遮罩。 連接器在高速訊號傳輸期間產生的串擾較小,訊號引脚的使用率也較高,但價格更高。

電路板

原則上,連接器的模型是傳輸線的模型,但訊號傳輸不涉及接地層,返回路徑通過接地引脚形成。 必須有許多訊號線共亯一個接地回路,囙此必須注意由連接器串擾引起的傳導干擾。

對於連接器引脚訊號排列,首先確定訊號分佈,並合理分配訊號、電源和接地引脚的位置和數量。 其原理是减少串擾、减少輻射並確保接地回路。 最好在每個訊號管脚附近有一個回路。 關鍵是訊號線通過接地引脚與其他訊號分離。 考慮到電力挿件,對於2mm HM連接器,接地引脚比電源引脚長,較長的引脚分配為接地和電源連接引脚。 建議使用接地插針和訊號插針以梅花圖案排列,根據高速訊號和接地插針位置交錯排列,以减少串擾。

第二,PCB設計過程中的SI分析

PCB信號完整性 這不是新現象, 但在數位領域的早期,它並沒有受到太多的關注. 隨著資訊技術的發展和互聯網時代的到來, 人們需要通過各種高速數位通信進行通信/計算系統. 在這個巨大的市場, 信號完整性分析在確保這些電子產品系統的可靠運行方面發揮著越來越關鍵的作用. 無SI前指導, 原型可能始終在測試臺上. 接線後無SI驗證, 產品可能在應用中出錯. SI分析貫穿於高速設計的整個過程,並與每個設計步驟緊密結合. 一般來說, SI分析有兩種狀態:接線前分析和接線後分析.

在PCB佈線之前,可以使用SI分析來選擇輸入/輸出科技、時鐘分佈、晶片封裝類型、設備類型、層堆棧、引脚分配、網路拓撲、終止策略等。SI分析綜合考慮了各種設計參數,並將得到的方案用作設備

佈局和佈線說明確保了物理佈局的信號完整性。 它將遵循譟音和時間要求。 SI分析將减少重複設計和放置/佈線返工,從而縮短設計週期。

在PCB佈線之後,SI分析可以驗證SI設計準則和設計約束的正確性。 它將檢查當前設計中的SI衝突,例如反射雜訊、振鈴、串擾和地面反彈。 同時,它揭示了佈線前被忽略的SI問題,因為佈線後的分析基於實現物理佈局數據,而不是預測數據或模型。 總之,它可以得到更準確的模擬結果。

如果在整個過程中完全遵循SI分析 PCB設計 過程, 可以快速實現可靠的高性能系統. 在過去, 佈局工程師製作的物理設計僅僅是用於機械生產的機械佈局, 幾乎不涉及任何信號完整性設計. 隨著電子系統的快速發展, 負責開發硬體的系統工程師逐漸不得不考慮信號完整性設計, 例如製定設計規則和佈線限制. 通常, 他們在這方面的知識來自於以前產品設計師積累的經驗, 囙此他們不瞭解SI問題的本質.

面對這種挑戰,需要專業的SI工程師加入。 在考慮使用新工藝時,例如新器件或新晶片封裝或電路板生產工藝,SI工程師將從SI方面分析該科技的電力特性,然後通過SI建模和模擬軟件進行模擬,以製定佈線指南。 這些SI工具應足够精確,以構建範本級互連,如過孔、跡線和平面堆棧。 同時,它必須具有足够的模擬速度,以分析選擇驅動/負載模型和終止策略時的情况。 最後,SI工程師將製定一系列設計規則,並將其傳遞給設計工程師和佈線工程師。 然後,設計工程師(負責整個系統設計)需要確保設計規則得到充分實施。 板的初步佈線和佈局完成後,可以對關鍵網絡進行部分分析,也可以進行佈線後驗證。 SI分析過程涉及許多相關網絡,囙此類比速度必須很快,即使它可能無法達到SI工程師預期的精度。 一旦接線

PCB工程師獲得SI佈局和佈線規則,他們可以根據這些約束生成優化的物理設計,並將提供佈線系統中SI衝突的報告。 對於這些衝突,佈線工程師將與設計工程師和系統工程師一起解决這些SI問題。