Zwei Schwierigkeit liegt auf dem Gebiet der Mikroelektronik Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen und schwaches Signal in dieser Hinsicht PCB Produktionsniveau ist besonders wichtig, nach dem gleichen Prinzip die gleichen Komponenten, verschiedene Menschen, die PCB produziert unterschiedliche Ergebnisse haben , Dann, wie man eine gute Leiterplatte herstellt?
Wie bekomme ich eine hochwertige Leiterplatte?
Zuerst müssen wir klar Ziele entwerfen
Erhielt eine Gestaltungsaufgabe, müssen wir zunächst seine Design-Ziele klären, ist eine gemeinsame Leiterplatte, Hochfrequenz-Leiterplatte, kleine Signalverarbeitung Platine oder Leiterplatte sowohl Hochfrequenzkleinsignalverarbeitung, wenn es sich um eine gewöhnliche Leiterplatte ist, solange die angemessenen Layout Verdrahtung ordentlich, genaue mechanischen Abmessungen können, und wenn die Lastlinie LT, müssen wir einige Mittel zur Verarbeitung verwenden, um die Last verringern, um langfristige Antriebsfokussierungs reflexionsverhindernden lange zu verbessern.
Wenn die Platine mehr als 40-MHz-Signalleitungen aufweisen, die Signalleitungen, die für diese besonderen Überlegungen, wie Zwischenzeilenübersprechprobleme. Wenn die Frequenz höher ist, gibt es strengere Beschränkungen für die Länge der Verdrahtung entsprechend den Verteilungsparameter Interaktion zwischen der Netzwerktheorie, ihre Hochgeschwindigkeits-Schaltungsverbindung der bestimmenden Faktor ist, nicht im Systemdesign vernachlässigt werden. mit der Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit Tür gegen die Signalleitung eine entsprechende Erhöhung des Übersprechens zwischen benachbarten Signalleitungen sein worden Proportional erhöhen, in der Regel High-Speed-Schaltung Verlustleistung und Wärmeableitung sind auch sehr groß, High-Speed-PCB sollte genug Aufmerksamkeit geschenkt werden.
Wenn das Brett Millivolt oder sogar Mikrovolt schwache Signale auf diesen Signalleitungen benötigen besondere Aufmerksamkeit hat, weil das kleine Signal zu schwach ist, sehr anfällig für Störungen durch anderes starkes Signal, oft Abschirmmaßnahmen erforderlich sind, sonst Das Signal-Rausch-Verhältnis wird stark reduziert, so dass das Nutzsignal von Rauschen überlagert wird und nicht effektiv extrahiert werden kann.
Die Inbetriebnahme des Board sollte auch berücksichtigt werden, der physikalische Ort der Prüfpunkte, Prüfpunkte Isolation und anderen Faktoren in der Design-Phase kann nicht ignoriert werden, da einige kleine Signal und Hochfrequenzsignal wird nicht direkt mit der Sonde Mess gekoppelt.
Zusätzlich zu berücksichtigen einige andere relevante Faktoren, wie die Anzahl der Platinenschichten, die Verwendung von Komponenten-Gehäuseform, die mechanische Festigkeit der Platine, etc. Bevor Sie PCB-Board, um die Design-Ziele des Designs zu machen.
Zweitens, verstehen Sie die Funktion der Komponenten, die für das Layout der Verdrahtungsanforderungen verwendet werden
Wir wissen, dass einige speziellen Komponenten haben spezielle Anforderungen bei der dem Layout, wie beispielsweise einen Analogsignalverstärker und LOTI APH verwendet, wird die analoge Signalverstärker-Leistungsanforderungen für einen glatten, ripple analogen Kleinsignalteil der Leistungsvorrichtung weit platziert werden sollen. Im OTI-Board, kleine Signalverstärkung Teil der speziellen Abschirmung auch hinzugefügt, um die elektromagnetische Störung zu schützen.
NTOI GLINK Board mit dem Chip-ECL-Technologie, hohe Energieverbrauch viel Wärme, es notwendig ist, Probleme zu erwärmen müssen spezielle Überlegungen im Layout sein, die Verwendung von natürlichen Kühlung, ist es zwingend notwendig, GLINK Chip anstelle der Luftströmung relativ glatt Und die Wärmeableitung kann noch keine großen Auswirkungen auf andere Chips haben. Wenn die Platine mit Lautsprechern oder anderen Hochleistungsgeräten ausgestattet ist, kann es zu einer ernsthaften Verschmutzung der Leistung dieses Punktes kommen, der ebenfalls ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte.
Drittens die Überlegungen zum Komponentenlayout
Komponentenlayout Zuerst müssen die elektrischen Eigenschaften der Verbindung berücksichtigt werden, um die Komponenten so weit wie möglich zu schließen, besonders für einige Hochgeschwindigkeitsleitungen sollte das Layout so kurz wie möglich sein, das Stromsignal und Kleinsignalgeräte Unter der Prämisse, die Leistung des Schaltkreises zu erfüllen, aber auch die Komponenten, die sauber, schön und leicht zu testen sind, zu berücksichtigen, muss die mechanische Größe der Platine und der Steckplatz ebenfalls ernsthaft in Betracht gezogen werden.
Die Übertragungsverzögerungszeit am Boden und die Verbindungsleitungen in Hochgeschwindigkeitssystemen stellen ebenfalls den ersten Faktor in der Systemauslegung dar. Die Übertragungszeit auf den Signalleitungen hat einen großen Einfluss auf die Gesamtsystemgeschwindigkeit, insbesondere für Hochgeschwindigkeits-ECL-Schaltungen, obwohl die Integration Der Schaltungsblock selbst ist sehr schnell, aber die Systemgeschwindigkeit ist aufgrund der erhöhten Verzögerungszeit auf der Rückwandplatine mit normalen Verbindungen (ungefähr 2 ns pro 30 cm Leitungslänge) stark reduziert. Synchrone Gegensynchronisierung der Arbeit dieser Komponente ist am besten auf dem gleichen Stück der Platine platziert, weil die verschiedenen Plug-in-Board-Taktsignalübertragung Verzögerungszeit ist nicht gleich, kann den Schieberegister Besitzer Fehler machen, wenn nicht auf einer Platine, Wenn die Synchronisation dann kritisch ist, müssen die Taktleitungen, die von der gemeinsamen Taktquelle mit jeder Platine verbunden sind, die gleiche Länge haben.
Viertens, die Verdrahtung Überlegungen
Mit der Fertigstellung des OTNI- und Stern-LWL-Netzes werden weitere Platinen mit Hochgeschwindigkeitssignalleitungen über 100 MHz entwickelt, die einige grundlegende Konzepte der Hochgeschwindigkeitsstrecke vorstellen.
Übertragungsleitung:
Jeder "lange" Signalpfad auf einer gedruckten Schaltungsplatine kann als Übertragungsleitung betrachtet werden. Wenn die Übertragungsverzögerung der Leitung viel kürzer als die Anstiegszeit des Signals ist, wird die während des Signalanstiegs erzeugte primäre Reflexion untergehen Da Überschwingen, Rückschlag und Überschwingen nicht mehr vorhanden sind, kann die Spur für die meisten MOS-Schaltungen heute in Metern ohne Signalverzerrung aufgrund der viel größeren Anstiegszeit gegenüber der Leitungsausbreitungsverzögerungszeit lang sein. Für schnellere Logikschaltungen, besonders ultraschnelle ECLs.
Im Fall von integrierten Schaltungen muss die Länge der Spuren signifikant verkürzt werden, um die Integrität des Signals aufgrund schneller Kantengeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten.
Es gibt zwei Möglichkeiten, um Hochgeschwindigkeitsschaltungen über relativ lange Leitungen ohne starke Wellenformverzerrung arbeiten zu lassen: Der TTL verwendet eine Schottky-Diodenklemme für die schnell abfallenden Flanken und klemmt das Überschwingen auf einen Diodentropfen unter der Erde Die geringere Anstiegsflanke ermöglicht ein Überschwingen, wird jedoch durch die relativ hohe Ausgangsimpedanz (50 ~ 80Ω) der Schaltung auf Pegel 'H' gedämpft. Darüber hinaus ist aufgrund der Stufe 'H' Zustand der größeren Immunität gegen das Problem Rückstoß nicht sehr prominent, HCT-Serie Geräte, wenn die Kombination von Schottky-Diode Klemme und Serie Widerstandsmethode, die Der Effekt der Verbesserung wird offensichtlicher sein.
Das oben beschriebene TTL-Formungsverfahren scheint bei höheren Bitraten und schnelleren Kantenraten beim Auffächern entlang der Signalleitungen aufgrund der Anwesenheit von reflektierten Wellen in der Leitung, die dazu neigen, mit hohen Raten synthetisiert zu werden, etwas weniger effizient zu sein , verursacht starke Signalverzerrungen und Störungen Reduktion um Reflexionsprobleme in ECL-Systeme verwenden in der Regel eine andere Methode zu lösen: die Leitungsanpassungsverfahren durch dieses Steuerverfahren reflektiert werden kann, die Integrität des Signals erhalten Garantie.
Strikter Er sagte, dass für konventionelle TTL- und CMOS-Geräte langsame Flankengeschwindigkeiten haben, die Übertragungsleitung benötigte nicht sehr viel. Es gibt schnellere Flankengeschwindigkeiten für High-Speed-ECL-Vorrichtungen wird die Übertragungsleitung nicht immer notwendig, aber wenn die Übertragungsleitung mit sie haben den Vorteil, Verbindungsverzögerung vorherzusagen, und die Reflexion und Läuten durch Impedanzanpassung zu steuern.
1, die grundlegenden Faktoren, die bestimmen, ob die Übertragungsleitung zu übernehmen sind die folgenden fünf:
(1) das Systemsignal entlang der Rate,
(2) Verbindungsabstand;
(3) kapazitive Last (Fan von wie viel),
(4) ohmsche Last (Leitungsabschluss);
(5) den Rückstoß zu ermöglichen und Überschwing Prozentsatz (AC reduzieren den Grad der Immunität).
2, verschiedene Arten von Übertragungsleitungen
(1) ein Koaxialkabel und verdrillte: Sie sind oft in der Verbindung zwischen dem System und dem System charakteristischen Impedanz des Koaxialkabels beträgt gewöhnlich 50Ω und 75Ω, typischerweise 110Ω verdrillt ..
(2) PCB auf der Mikrostreifenleitung
Die Mikrostreifenleitung ist eine Streifenleitung (Signalleitung), die von der Masseebene durch ein Dielektrikum getrennt ist.Wenn die Liniendicke, die Breite und der Abstand von der Masseebene steuerbar sind, ist ihre charakteristische Impedanz Auch steuerbar: Der Wellenwiderstand Z0 der Mikrostreifenleitung beträgt:
(3) Streifenleitung in der PCB
Eine Streifenleitung ist ein Streifen aus Kupferband in der Mitte eines Dielektrikums zwischen zwei leitfähigen Ebenen. Wenn die Dicke und Breite der Leitung, die Permittivität des Mediums und der Abstand zwischen zwei leitfähigen Ebenen steuerbar sind, dann sind die Eigenschaften der Leitung Die Impedanz ist ebenfalls steuerbar, der Wellenwiderstand der Streifenleitung beträgt:
3, Abschlussübertragungsleitung
Die Terminierung einer Leitung am Empfangsende mit einem Widerstand gleich der charakteristischen Impedanz der Leitung bedeutet, dass die Übertragungsleitung ein paralleler Abschluss ist, der hauptsächlich dazu verwendet wird, die beste elektrische Leistung einschließlich des Antreibens von verteilten Lasten zu erhalten.
Manchmal, um den Stromverbrauch zu sparen, ist eine Reihe von 104 Kondensatoren in Reihe mit dem Abschlusswiderstand verbunden, um eine AC-Abschlussschaltung zu bilden, die den DC-Verlust effektiv reduzieren kann.
Ein Widerstand ist zwischen dem Treiber und der Übertragungsleitung in Reihe geschaltet, und die Anschlüsse der Leitung sind nicht mehr mit dem Abschlusswiderstand verbunden, diese Abschlussmethode wird als Abschluss in Reihe bezeichnet. Überschwingen und Nachschwingen auf längeren Leitungen ist mit Seriendämpfung oder Serienabschluss möglich Technologie zur Steuerung der Serien-Dämpfung ist die Verwendung eines Antriebs-Gate in Serie mit einem kleinen Widerstand (typischerweise 10 ~ 75Ω), um diese Dämpfung Methode ist für die Impedanz im Zusammenhang mit der Steuerung der Leitung zugeordneten (wie die Bodenverdrahtung, Keine Masseplanplatinen und die meisten der Wicklung und so weiter.
Die Summe aus dem Serienwiderstandswert und der Ausgangsimpedanz der Schaltung (Ansteuergate) ist gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung bei Beendigung der Reihenschaltung. Die Reihenschaltung hat den Nachteil, dass der Anschluss nur die konzentrierte Last verwenden kann und die Sendeverzögerungszeit lang ist. Dies kann durch Verwendung zusätzlicher Übertragungsleitungen mit Tandemabschluss überwunden werden.
4, nicht abgeschlossene Übertragungsleitung
Wenn die Leitungsverzögerung viel kürzer als die Anstiegszeit des Signals ist, ist es möglich, die Übertragungsleitung ohne Reihen- oder Parallelabschluss zu verwenden.Wenn eine Nicht-Anschlussverbindung eine Zweiwegverzögerung hat (das Signal läuft einmal auf der Übertragungsleitung) Die Anstiegszeit des Signals ist kurz, dann beträgt der Rückschlag aufgrund des nicht abgeschlossenen Signals ungefähr 15% des logischen Schwungs. Die maximale Leerlauflänge beträgt ungefähr:
Lmax Wobei: tr für die Anstiegszeit
tpd ist die Übertragungsverzögerungszeit pro Zeileneinheit
5, mehrere Möglichkeiten, um die Beendigung zu vergleichen
Parallele Terminierung und Serien-Terminierung haben je nach Hobby- und Systemanforderungen des Designers eigene Vorteile, von denen ein oder zwei verwendet werden.
Der Hauptvorteil des parallelen Abschlusses besteht darin, dass das System schnell ist und dass das Signal intakt über die Leitung übertragen wird.Die Langzeitlast beeinflusst weder die Ausbreitungsverzögerung des Ansteuergates, die eine lange Leitung ansteuert, noch beeinflusst sie deren Signalflankengeschwindigkeit. Die Ausbreitungsverzögerung des Signals entlang der langen Leitung erhöht sich. Wenn eine große Fan-Out-Leitung getrieben wird, kann die Last entlang der kurzen Verzweigungen der Verzweigung verteilt werden, anstatt an der Klemme, an der die Last wie in Reihenschaltung zusammengelegt werden muss.
Durch die Reihenabschaltung können mehrere parallele Lastleitungen angesteuert werden, wobei die Verzögerung der Reihenabschaltung durch kapazitive Last etwa doppelt so groß ist wie die des entsprechenden Parallelabschlusses, bei kurzen Leitungen die Flanke Das Übersprechen des Serienabschlusses ist jedoch kleiner als das des Parallelabschlusses, der Hauptgrund ist, dass die Amplitude des über den Serienanschluss übertragenen Signals nur die Hälfte des Logikhubs beträgt Schaltstrom ist nur die Hälfte des Schaltstroms parallel Abschluss, die Signalenergie ist geringes Übersprechen klein.
Dabei doppelseitige Leiterplatten oder Mehrschicht ist optional und hängt von der maximalen Betriebsfrequenz und die Komplexität der Schaltung, die Packungsdichte der besten Wahl, um zu bestimmen, wenn die Taktfrequenz überschreitet mehrschichtiges 200MHZ erforderlich. Wenn die Betriebsfrequenz 350 MHz überschreitet , die beste Auswahl von Polytetrafluorethylen als die dielektrische Schicht der Leiterplatte, wegen seiner hohen Frequenzdämpfung kleiner zu sein, die parasitäre Kapazität kleiner, schneller Übertragungsgeschwindigkeit sein, um weiter Energie zu sparen aufgrund der größeren und Z0 Die Leiterplattenausrichtung hat die folgenden Prinzipien und Anforderungen:
(1) Alle parallelen Signalleitungen sollten so groß wie möglich gehalten werden, um das Übersprechen zu verringern.Wenn zwei Signalleitungen nahe beieinander liegen, ist es am besten, eine Masseleitung zwischen den zwei Leitungen zu nehmen, um abzuschirmen Rolle.
(2) Design-Signal-Übertragungsleitung zur Vermeidung von scharfen Ecken zu verhindern, dass die Übertragungsleitung Eigenschaften der plötzlichen Änderungen der Impedanz Reflexion, so weit wie möglich entworfen, um einen einheitlichen Bogen einer bestimmten Größe zu haben.
(3) die Breite der Spuren kann entsprechend der charakteristischen Impedanz der Mikrostreifen und Streifenleiter obigen Berechnungsformel unterschiedlich sein, die Leiterplatte Mikroswellenwiderstand liegt im allgemeinen zwischen 50 ~ 120Ω. Um eine große Charakteristik zu erhalten Impedanz muss die Linienbreite sehr schmal ausgeführt werden. aber es ist nicht leicht, feine Linien zu machen. eine Kombination von Faktoren zu berücksichtigen, wählen sie in der Regel einen Wert von etwa 68Ω Impedanz besser geeignet, weil die Wahl der charakteristischen Impedanz von 68Ω, kann Zeit und Stromverbrauch verzögern zu erreichen, wird die beste Balance zwischen einer 50Ω Übertragungsleitung mehr Energie verbrauchen ;. obwohl große Impedanz Stromverbrauch zu reduzieren, wird aber große Übertragungsverzögerungszeit aufgrund der negativen Leitungskapazität der Übertragungsverzögerungszeit und erhöht verursacht Abweisung. Reduktion der charakteristischen Impedanz aber niedriger Eigenkapazität charakteristischer Impedanz der Leitung pro Längeneinheit relativ groß ist, ist die charakteristische Impedanz und die Ausbreitungsverzögerungszeit ist weniger von der Lastkapazität. ein wichtiges Merkmal der Übertragungsleitung mit einem entsprechenden beendet, verzweigten Kurzzeitige Online-Verzögerungszeit sollte keine Wirkung haben. Wenn Z0 50Ω ist, muss die Länge kurzer Zweige auf 2,5 cm begrenzt werden, um ein starkes Klingeln zu vermeiden.
(4) Für zwei Platten (vier oder sechs Platten nach unten Linie). Beiden Seiten der Leiterplatte zu sein, die senkrecht zu jeder Zeile, um gegenseitiges Übersprechen induzierter Produktion Master zu verhindern.
(5) Wenn die Leiterplatte mit großen Stromeinrichtungen, wie Relais, Lichter, Hupe usw., wird vorzugsweise getrennt gemahlen allein zu gehen, das Rauschen von der Leitung zu reduzieren, sollte der Boden derart hohe Stromvorrichtungen sein Verbinden Sie sich mit einem separaten Erdungsbus auf der Platine und der Rückwandplatine, und diese einzelnen Erdungsleitungen sollten mit der Masse des gesamten Systems verbunden werden.
(6) Wenn das Board einen Kleinsignalverstärker hat, vor der Signalleitung schwach zu amplifizieren weg von starken Signalleitung, und die Verdrahtung so kurz wie möglich, selbst wenn die Landleitung maskiert werden kann.