Deux difficulté réside dans le domaine de la micro-électronique de traitement des signaux à haute fréquence et un signal faible dans ce niveau de production de PCB est particulièrement important concernant, le même principe de conception, les mêmes composants, différentes personnes a produit le PCB aura des résultats différents , Alors comment faire une bonne carte PCB?
Comment obtenir un PCB de haute qualité?
Premièrement, nous devons clairement définir des objectifs
A reçu une tâche de conception, nous devons d'abord clarifier ses objectifs de conception, est une carte de circuit imprimé commun, carte de circuit imprimé à haute fréquence, petite carte de traitement de PCB de signal ou de carte de circuit imprimé ont à la fois à haute fréquence de traitement de petits signaux, si elle est une carte de circuit imprimé ordinaire, tant que les dimensions mécaniques de câblage de disposition raisonnable soignées, précises peuvent, et si la ligne de charge LT, nous devons utiliser des moyens de traitement, réduire la charge, pour améliorer entraînement à long terme en mettant l'accent antiréflexion longtemps.
Lorsque le conseil d'administration a plus de lignes de signaux de 40MHz, les lignes de signaux nécessaires à ces considérations particulières, comme les problèmes de diaphonie entre ligne. Si la fréquence est plus élevée, il y a des restrictions plus strictes sur la longueur du câblage, en fonction des paramètres de distribution l'interaction entre la théorie du réseau, sa connexion de circuit à grande vitesse est le facteur déterminant, ne pas être négligé dans la conception du système. avec l'augmentation de la porte de la vitesse de transmission sur la ligne de signal sera une augmentation correspondante de la diaphonie entre les lignes de signal adjacentes deviennent Augmenter proportionnellement, généralement la dissipation de puissance du circuit à haute vitesse et la dissipation de la chaleur sont également très grande, la carte à haute vitesse devrait être accordée suffisamment d'attention.
Lorsque le conseil d'administration a millivolts ou même microvolts signaux faibles sur ces lignes de signaux nécessitent une attention particulière, car le petit signal est trop faible, très sensible aux interférences d'autres signal fort, sont nécessaires des mesures de blindage souvent, sinon Réduire considérablement le rapport signal sur bruit de sorte que le signal utile soit submergé par le bruit et ne puisse pas être extrait efficacement.
La mise en service de la carte doit également être prise en compte lors de la phase de conception: l'emplacement physique des points de test et l'isolation des points de test ne doivent pas être négligés car certains signaux de petite et haute fréquence ne peuvent pas être directement ajoutés à la sonde.
De plus, nous devrions envisager d'autres facteurs, tels que les couches de société, en utilisant des composants du contour de l'emballage, la résistance mécanique du conseil d'administration, etc. avant de faire du circuit imprimé, être mis au courant des objectifs de conception de la conception.
Deuxièmement, comprendre la fonction des composants utilisés dans la configuration des exigences de câblage
Nous savons que certains composants spéciaux ont des exigences particulières lors de la mise en page, comme un amplificateur de signal analogique et LOTI APH utilisé, les exigences de puissance de l'amplificateur de signal analogique pour une partie de signal analogique ondulation lisse, faible du dispositif d'alimentation doit être placé loin. Dans Panneau OTI, une petite partie d'amplification du signal du bouclier spécial a également été ajoutée pour protéger l'interférence électromagnétique parasite.
Conseil NTOI GLINK avec la technologie ECL puce, haute consommation d'énergie beaucoup de chaleur, il est nécessaire de chauffer les problèmes doivent être des considérations particulières dans la mise en page, l'utilisation du refroidissement naturel, il est puce GLINK impératif en place du flux d'air relativement lisse et sort de la chaleur ne peut pas constituer un grand impact sur d'autres puces. Si l'appareil est équipé d'un avertisseur sonore sur la carte ou toute autre grande puissance, la puissance est susceptible de causer une grave pollution qui devrait être pris suffisamment au sérieux.
Troisièmement, les considérations de disposition des composants
Disposition des composants Un facteur première chose à considérer est les propriétés électriques, les composants de connexion rapprochés que possible, en particulier pour une ligne à grande vitesse, lorsque la mise en page, il sera aussi court que possible des dispositifs, le signal de puissance et petit signal séparer en vertu du principe de rencontrer les performances du circuit, mais aussi tenir compte des composants soigneusement, l'apparence, la facilité des tests, la taille de la machine à bord, la position de la douille, doivent également être examinées avec soin.
Le temps de transmission sur les lignes de terre et d'interconnexion dans les systèmes à grande vitesse est également le premier facteur à prendre en compte dans la conception du système.Le temps de transmission sur les lignes de signaux a un impact important sur la vitesse globale du système. Le bloc de circuit lui-même est très rapide, mais la vitesse du système est considérablement réduite en raison de l'augmentation du temps de retard sur le fond de panier avec des interconnexions normales (environ 2 ns par 30 cm de longueur de ligne). Synchronisation synchrone contre le travail de ce composant est le mieux placé sur le même morceau de la carte, parce que le signal d'horloge à différentes cartes enfichables du temps de transmission n'est pas égal, peut faire l'erreur propriétaire du registre à décalage, sinon sur une carte, Ensuite, lorsque la synchronisation est critique, les lignes d'horloge connectées à partir de la source d'horloge commune à chaque carte doivent avoir la même longueur.
Quatrièmement, les considérations de câblage
Avec la conception de l'OTNI et du réseau de fibres optiques en étoile achevé, il faudra concevoir plus de cartes avec des lignes de signaux à haut débit au-dessus de 100 MHz, ici nous présenterons quelques concepts de base de la ligne à grande vitesse.
Ligne de transmission:
Tout chemin de signal «long» sur une carte de circuit imprimé peut être considéré comme une ligne de transmission Si le délai de transmission de la ligne est beaucoup plus court que le temps de montée du signal, la réflexion primaire produite lors de la montée du signal sera submergée Le dépassement, le recul et la sonnerie n'étant plus présents, pour la plupart des circuits MOS actuels, la trace peut être longue en mètres sans distorsion du signal en raison du temps de montée beaucoup plus long par rapport au temps de propagation. Pour des circuits logiques plus rapides, en particulier des ECL ultra-rapides.
Dans le cas de circuits intégrés, la longueur des traces doit être considérablement raccourcie afin de maintenir l'intégrité du signal en raison des vitesses de bord plus rapides.
Il y a deux façons de faire une ligne relativement longue de circuit à haute vitesse de travail sans distorsion grave de forme d'onde, la méthode de fixation de diode Schottky TTL pour front descendant rapidement, de sorte que la quantité de dépassement est serré une chute de diode inférieure au potentiel de la masse , Qui réduit le jeu. Le front ascendant plus lent permet un dépassement, mais il est atténué par l'impédance de sortie relativement élevée (50 ~ 80Ω) du circuit au niveau 'H' en outre, étant donné que le niveau d'immunité état « H » est grande, le problème que la réaction est peu importante, la série de dispositifs HCT, l'utilisation d'une résistance série et un procédé de terminaison de serrage diode Schottky combinaison qui L'effet de l'amélioration sera plus évident.
Lorsque le ventilateur le long de la ligne de signal, à des débits plus élevés et des taux de bord plus rapide, la méthode de mise en forme TTL décrit ci-dessus semble être insuffisante en raison de l'existence d'une ligne d'onde réfléchie, ils auront tendance synthétisé à un débit binaire élevé , ce qui provoque de graves distorsions du signal et de commande de réduction d'interférence pour résoudre les problèmes de réflexion dans les systèmes ECL utilisent généralement une autre méthode: la méthode d'adaptation de ligne peut être réfléchie par cette méthode de contrôle, de l'intégrité du signal obtenu Garantie
Strict Il a dit que pour les appareils TTL classiques et CMOS ont des vitesses de pointe plus lentes, la ligne de transmission n'est pas très nécessaire. Il y a des vitesses plus rapides de pointe pour les appareils ECL à grande vitesse, la ligne de transmission est pas toujours nécessaire, mais lors de l'utilisation de la ligne de transmission Ils ont l'avantage de prédire les retards de connexion et de contrôler les réflexions et les oscillations grâce à l'adaptation d'impédance.
1, les facteurs de base qui déterminent s'il faut adopter la ligne de transmission sont les cinq suivants:
(1) le signal du système le long du débit,
(2) distance de connexion;
(3) charge capacitive (fan de combien),
(4) charge résistive (terminaison de ligne);
(5) Pourcentage de recul et de dépassement admissible (réduction de l'immunité AC).
2, plusieurs types de lignes de transmission
(1) Câble coaxial et paire torsadée: Ils sont souvent utilisés dans le système et la connexion du système. L'impédance caractéristique du câble coaxial est généralement de 50 Ω et 75 Ω, la paire torsadée est généralement de 110 Ω.
(2) PCB sur la ligne microruban
guide de bande est une ligne microruban (ligne de signal), entre le plan de masse dans un diélectrique isolé. Si la distance entre l'épaisseur de la ligne, la largeur et le plan de masse est contrôlée, puis son impédance caractéristique Est également contrôlable L'impédance caractéristique Z0 de la ligne microruban est:
(3) ligne de bande dans le PCB
Une ligne à bande est disposé diélectrique intermédiaire entre deux couches de plan conducteur des lignes à bande en cuivre. Si la distance entre les couches conductrices et l'épaisseur de diélectrique et de la largeur de la ligne de plan, le milieu peut être commandé, la ligne caractéristique L'impédance est également contrôlable, l'impédance caractéristique de la stripline est:
3, ligne de transmission de terminaison
A l'extrémité de réception d'une ligne se terminant par une résistance égale à l'impédance caractéristique de la ligne, dite extrémité de connexion de la ligne de transmission en parallèle. Il est principalement dans le but d'obtenir les meilleures propriétés électriques, y compris une distribution de la charge d'entraînement utilisé.
Parfois, afin d'économiser la consommation d'énergie, une série de 104 condensateurs sont connectés en série avec la résistance de terminaison pour former un circuit de terminaison CA, ce qui peut réduire efficacement la perte de courant continu.
Entre le conducteur et la ligne de transmission en série d'une résistance, et le terminal est plus connecté aux résistances de terminaison de ligne, cette méthode de terminaison est appelée série terminaison. Dépassement long de la ligne et de sonnerie peuvent être utilisés en série ou en série terminées d'amortissement technique contrôlée en utilisant une petite résistance d'amortissement série est connecté en série avec la borne de sortie de la porte d'entraînement (typiquement 10 ~ 75Ω) réalisé. cette méthode est adaptée pour le câblage de fond de panier d'amortissement associé à la ligne (par exemple, contrôlé à l'impédance caractéristique, Pas de circuits imprimés au sol et la plupart des enroulements et ainsi de suite.
Lorsque la valeur de la résistance série du circuit de terminaison de la série (pilote de grille) et une impédance de sortie égale à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission. D'extrémité de connexion en tandem il y a un inconvénient à l'utilisation de la borne de charge uniquement localisée et le retard de transmission dans un temps long. Cependant, cette Ceci peut être surmonté en utilisant des lignes de transmission terminées en tandem supplémentaires.
4, ligne de transmission non-terminée
Si le retard de ligne est beaucoup plus court que le temps de montée du signal, il est possible d'utiliser la ligne de transmission sans terminaison série ou parallèle Si une connexion non terminale a un retard bidirectionnel (le signal se déplace une fois sur la ligne de transmission) Le temps de montée du signal est court, alors le rebond dû à non-terminé est d'environ 15% de l'oscillation logique La longueur maximale du circuit ouvert est approximativement:
Lmax Où: tr pour le temps de montée
tpd est le délai de transmission par unité de longueur de ligne
5, plusieurs façons de comparer la résiliation
La terminaison parallèle et la terminaison de série ont leurs propres avantages, dont un ou deux sont utilisés, en fonction du passe-temps du concepteur et des exigences du système.
Le principal avantage de la terminaison parallèle est que le système est rapide et que le signal est transmis intact sur le câble: la charge à long terme n'affecte pas le délai de propagation de la porte d'entraînement entraînant une longue ligne ni sa vitesse Le délai de propagation du signal le long de la longue ligne augmente. Lors de l'entraînement d'une grande fan-out, la charge peut être répartie le long des lignes courtes de dérivation plutôt que la borne où la charge doit être regroupée comme en série.
La méthode de terminaison série permet au circuit de piloter plusieurs lignes de charge parallèles Le délai de fin de série dû à la charge capacitive est environ deux fois plus grand que celui de la terminaison parallèle correspondante, tandis que pour les lignes courtes, le bord Cependant, la diaphonie de la terminaison série est plus petite que celle de la terminaison parallèle, principalement parce que l'amplitude du signal transmis le long de la terminaison série ne représente que la moitié du basculement logique, et donc Le courant de commutation est seulement la moitié de la terminaison parallèle du courant de commutation, l'énergie du signal est faible petite diaphonie.
Ce faisant PCB double face ou multicouches est facultative et dépend de la fréquence de fonctionnement maximale et la complexité des circuits nécessaires pour déterminer la densité de tassement du meilleur choix lorsque la fréquence d'horloge supérieure à 200MHz multicouche. Si la fréquence de fonctionnement est supérieure à 350 MHz , la meilleure sélection de polytétrafluoréthylène en tant que couche diélectrique de la carte de circuit imprimé, en raison de son atténuation à haute fréquence soit plus petite, la capacité parasite à être plus petite, plus grande vitesse de transmission pour conserver davantage de puissance due à la plus grande et Z0 , L'alignement du circuit imprimé a les principes et exigences suivants:
Entre (1) pour essayer toutes les lignes de signaux parallèles quittent large intervalle, afin de réduire la diaphonie. S'il y a deux lignes de signal espacés à proximité, une ligne de masse prend de préférence entre les deux lignes, de sorte que l'écran peut fonctionner Rôle
(2) Conception ligne de transmission de signaux pour éviter les angles vifs pour éviter les caractéristiques de la ligne de transmission des changements soudains dans la réflexion de l'impédance, autant que possible conçu pour avoir un arc uniforme d'une certaine taille.
(3) la largeur des pistes peut varier en fonction de l'impédance caractéristique de microruban et stripline au-dessus de formule de calcul, l'impédance carte de circuit imprimé à microbande caractéristique est généralement comprise entre 50 ~ 120Ω. Pour obtenir une grande caractéristique impédance, la largeur de la ligne doit être fait très étroite. mais il est difficile de faire des lignes fines. une combinaison de facteurs à considérer, généralement choisir une valeur d'environ impédance 68Ω plus appropriée, car le choix de l'impédance caractéristique de 68Ω, peut retarder le temps et la consommation d'énergie pour obtenir le meilleur équilibre entre une ligne de transmission de 50Ω va consommer plus de puissance ;. bien grande impédance peut réduire la consommation d'énergie, mais répulsion grand temps de retard de transmission dû à la capacité de la ligne négative provoquera le temps de retard de transmission et d'augmenter. réduction de l'impédance caractéristique mais une faible impédance caractéristique de la capacité intrinsèque de la ligne par unité de longueur est relativement importante, l'impédance caractéristique et le temps de retard de propagation est moins affectée par la capacité de charge. une caractéristique importante de la ligne de transmission se termine par un approprié, ramifié Le temps de propagation en ligne à court terme ne devrait pas avoir d'effet. Lorsque Z0 est de 50Ω, la longueur des branches courtes doit être limitée à 2,5cm, afin d'éviter une grosse sonnerie.
(4) Pour le panneau double-face (ou le panneau de quatre couches pour aller quatre lignes). La carte de circuit des deux côtés de la ligne perpendiculaire l'un à l'autre, afin de s'empêcher de produire la diaphonie principale.
(5) carte de circuit imprimé si équipé de dispositifs à haute intensité, tels que les relais, les lumières, les haut-parleurs, etc., leur meilleur pour séparer le sol séparément pour réduire le bruit sur le sol, ces appareils à haute intensité doivent être mis à la terre Connectez-vous à un bus de masse séparé sur la carte et le fond de panier, et ces lignes de masse individuelles doivent être connectées à la masse de l'ensemble du système.
(6) S'il y a un petit amplificateur de signal sur la carte, la ligne de signal faible avant l'amplification doit être éloignée de la ligne de signal fort, et le câblage doit être aussi court que possible et blindé avec le fil de terre.