Dos dificultad radica en el campo de la microelectrónica de procesamiento de señales de alta frecuencia y una señal débil en este nivel de producción respecto PCB es especialmente importante, el mismo principio de diseño, los mismos componentes, diferentes personas produjo el PCB tendrán resultados diferentes , Entonces, ¿cómo hacer un buen tablero de PCB?
¿Cómo obtener una PCB de alta calidad?
Primero, debemos diseñar claramente los objetivos
Recibió una tarea de diseño, hay que aclarar primero sus objetivos de diseño, es una placa PCB común, placa PCB de alta frecuencia, placa de procesamiento de PCB pequeña señal o placa PCB tener tanto alta frecuencia de procesamiento de pequeña señal, si se trata de una placa PCB ordinaria, siempre que los razonables de cableado diseño aseado, dimensiones mecánicas precisas pueden, y si la línea de carga LT, hay que utilizar algún medio de procesamiento, reducir la carga, para mejorar la unidad a largo plazo se centra prevención de la reflexión de largo.
Cuando el tablero tiene más de las líneas de señal de 40 MHz, las líneas de señal necesarias para estas consideraciones especiales, tales como problemas de diafonía entre líneas. Si la frecuencia es más alta, no hay restricciones más estrictas sobre la longitud del cableado, de acuerdo con los parámetros de distribución la interacción entre la teoría de la red, su conexión de circuito de alta velocidad es el factor determinante, no ser descuidado en el diseño del sistema. con el aumento de la puerta velocidad de transmisión en contra de la línea de señal será un aumento correspondiente de la diafonía entre líneas de señal adyacentes se vuelven Aumentar proporcionalmente, por lo general, la disipación de potencia y la disipación de calor del circuito de alta velocidad también son muy grandes; se debe prestar suficiente atención a la PCB de alta velocidad.
Cuando el tablero tiene milivoltios o microvoltios incluso señales débiles en estas líneas de señales necesitan una atención especial, ya que la pequeña señal es demasiado débil, muy susceptibles a la interferencia de otra señal fuerte, a menudo medidas de blindaje son necesarios, de lo contrario Gran reducción de la relación señal / ruido para que la señal útil se sumerja por el ruido y no se pueda extraer de manera efectiva.
Puesta en marcha de la junta también debe tenerse en cuenta, la ubicación física de los puntos de prueba, los puntos de prueba de aislamiento y otros factores en la fase de diseño no puede ser ignorada, porque algunos pequeña señal y la señal de alta frecuencia no está acoplado directamente a la sonda de medición.
Además de considerar algunos otros factores relevantes, como el número de capas de la placa, el uso de la forma del paquete de componentes, la resistencia mecánica de la placa, etc. Antes de hacer la placa PCB, para hacer los objetivos de diseño del diseño.
En segundo lugar, comprender la función de los componentes utilizados en el diseño de los requisitos de cableado
Sabemos que algunos componentes especiales tienen requisitos especiales al diseño, tales como un amplificador de señal analógica y LOTI APH utilizado, los requisitos de alimentación del amplificador de señal analógica para una parte suave, onda analógica pequeña señal del dispositivo de alimentación deben colocarse lejos. En Tablero OTI, parte de amplificación de señal pequeña del escudo especial también se agrega para proteger la interferencia electromagnética perdida.
Junta NTOI Glink con la tecnología de chip de ECL, el alto consumo de potencia mucho calor, es necesario calentar problemas deben ser consideraciones especiales en el diseño, el uso de la refrigeración natural, es de chip Glink imperativo en lugar del flujo de aire relativamente lisa y sale por el calor no puede constituir un gran impacto en otras fichas. Si el dispositivo está equipado con un cuerno en la junta u otro de alta potencia, el poder es probable que cause contaminación grave que debe ser tomado en serio.
En tercer lugar, las consideraciones de diseño del componente
Diseño de los componentes El primer factor a considerar son las propiedades eléctricas de la conexión para cerrar los componentes tanto como sea posible, especialmente para algunas líneas de alta velocidad, el diseño debe hacerlo lo más corto posible, la señal de potencia y los pequeños dispositivos de señal Para separar. En la premisa de cumplir con el rendimiento del circuito, pero también considerar los componentes colocados ordenadamente, hermosos, fáciles de probar, el tamaño mecánico de la placa, la ubicación del zócalo también debe considerar seriamente.
tiempo de retardo de los factores de propagación y un sistema de alta velocidad, una línea de tierra que interconecta el diseño del sistema es la primera consideración. afectar el tiempo de transmisión de la línea de señal de la velocidad global del sistema es grande, especialmente para el circuito ECL de alta velocidad, aunque integrado El bloque del circuito en sí es muy rápido, pero la velocidad del sistema se reduce considerablemente debido al aumento del tiempo de retardo en el plano posterior con interconexiones normales (aproximadamente 2 ns por 30 cm de longitud de línea). Al igual que los registros de desplazamiento, miembro de contador síncrono tal sincronización es preferiblemente un plug-in en la misma placa como la señal de reloj de transmisión es diferente de a bordo el tiempo no es igual al retardo, del registro de desplazamiento puede ser error de producción principal, si no en un tablero, Entonces, cuando la sincronización es crítica, las líneas de reloj conectadas desde la fuente de reloj común a cada placa deben tener la misma longitud.
En cuarto lugar, las consideraciones de cableado
Con OTNI y diseño de la estrella de la red óptica es completa, no habrá más de tablero de 100 MHz con una alta velocidad de las líneas de señal necesitan para diseñar, algunos conceptos básicos que aquí introducirá líneas de alta velocidad.
Línea de transmisión:
Cualquiera de una placa de circuito impreso rutas de señal 'largo' puede ser visto como una línea de transmisión. Si el tiempo de transmisión es mucho más corto que el tiempo de retardo de subida de la señal de línea, la señal reflejada producida durante la subida principal se inundó Con el sobreimpulso, el retroceso y el timbre ya no están presentes, para la mayoría de los circuitos MOS de hoy en día, la traza puede ser larga en metros sin distorsión de la señal debido al tiempo de subida mucho mayor frente al tiempo de retardo de propagación de línea. Para circuitos lógicos más rápidos, especialmente ECL ultrarrápidos.
En el caso de los circuitos integrados, la longitud de las trazas debe acortarse significativamente para mantener la integridad de la señal debido a velocidades de borde más rápidas.
Hay dos maneras de hacer una relativamente larga línea de circuito de alta velocidad de trabajo sin la distorsión de forma de onda grave, TTL Schottky método fijación de diodo para cayendo rápidamente borde, de modo que la cantidad de sobreimpulso se sujeta una caída de diodo más bajo que el potencial de tierra , Lo que reduce la reacción. El borde ascendente más lento permite un sobreimpulso, pero se atenúa por la impedancia de salida relativamente alta (50 ~ 80Ω) del circuito en el nivel 'H' Además, debido al nivel de estado 'H' de la mayor inmunidad al problema de retroceso no es muy prominente, dispositivos de la serie HCT, si la combinación de abrazadera de diodo Schottky y el método de terminación de resistencia en serie, que El efecto de mejora será más obvio.
Cuando el ventilador de salida a lo largo de la línea de señal, a velocidades de bits más altas y tasas de borde más rápidos, TTL método descrito anteriormente conformación parece ser insuficiente debido a la existencia de una línea de onda reflejada, tenderán sintetizada a una alta velocidad de bits , causando grave distorsión de la señal y el orden de reducción de la interferencia para resolver problemas de reflexión en los sistemas de ECL típicamente utilizar otro método: el método de línea de adaptación puede ser reflejado por este método de control, la integridad de la señal obtenida Garantía
Estrictamente hablando, las líneas de transmisión no son muy necesarias para dispositivos TTL y CMOS convencionales con velocidades de borde más lentas, y las líneas de transmisión no siempre son necesarias para dispositivos ECL de alta velocidad con velocidades de borde más rápidas, pero cuando se usan líneas de transmisión Tienen la ventaja de predecir demoras en la conexión y controlar reflexiones y oscilaciones a través de la adaptación de impedancias.
1, los factores básicos que determinan si adoptar la línea de transmisión son los siguientes cinco:
(1) la señal del sistema a lo largo de la tasa,
(2) distancia de conexión;
(3) carga capacitiva (ventilador de cuánto),
(4) carga resistiva (terminación de línea);
(5) Porcentaje permisible de retroceso y retroceso (reducción de la inmunidad de CA).
2, varios tipos de líneas de transmisión
(1) Cable coaxial y par trenzado: a menudo se usan en el sistema y en la conexión del sistema. La impedancia característica del cable coaxial suele ser de 50 Ω y 75 Ω, el par trenzado suele ser de 110 Ω.
(2) PCB en la línea de microbanda
Guía de barras es una línea de microcinta (línea de señal), entre el plano de tierra en un aislado dieléctrico. Si la distancia entre el grosor de la línea, anchura y el plano de tierra es controlada, a continuación, su impedancia característica también se puede controlar la impedancia característica de la línea de microcinta Z0 es:
(3) línea de cinta en el PCB
Una línea de tira está dispuesto dieléctrica intermedia entre dos capas de conductor plano líneas de tira de cobre. Si la distancia entre las capas conductoras y el espesor dieléctrico y la anchura de la línea del plano, el medio es controlable, la línea característica también controlado por impedancia característica de impedancia de línea de cinta:
3, línea de transmisión de terminación
En el extremo receptor de una línea terminada por una resistencia igual a la impedancia característica de la línea, llamada el extremo de conexión de la línea de transmisión en paralelo. Es principalmente con el fin de obtener las mejores propiedades eléctricas, incluyendo una distribución de carga de accionamiento empleado.
A veces, a fin de ahorrar consumo de energía, la resistencia de terminación de otro condensador 104 conectado en serie forman una terminación AC circuito, se puede reducir eficazmente la pérdida de DC.
Entre el conductor y la línea de transmisión en serie de una resistencia, y el terminal ya no está conectado a las resistencias de terminación de línea, este método de terminación se llama la terminación serie. Sobreimpulso larga cola y timbre pueden utilizarse en serie o series terminan de amortiguación técnica controlados por medio de una pequeña serie la resistencia de amortiguación está conectado en serie con el terminal de salida de la puerta de arrastre (típicamente 10 ~ 75Ω) realizado. este método es adecuado para la amortiguación de cableado plano posterior asociado con la línea (por ejemplo, la impedancia característica controlada, No hay placas de circuitos de tierra y la mayor parte del devanado, etc.
Cuando el valor de la resistencia en serie del circuito de terminación de la serie (controlador de puerta) y la impedancia de salida igual a la impedancia característica de la línea de transmisión. Extremo de conexión tándem hay un inconveniente con el uso de terminal de carga solamente agrupado y el retardo de transmisión en un largo tiempo. Sin embargo, esta el método se puede superar mediante el uso de terminación serie de líneas de transmisión redundante.
4, línea de transmisión sin terminación
Si el retardo de línea es mucho más corto que el tiempo de subida de la señal, es posible utilizar la línea de transmisión sin terminación en serie o en paralelo. Si una conexión no terminal tiene un retardo bidireccional (la señal viaja una vez en la línea de transmisión) El tiempo de subida de la señal es corto, luego el retroceso debido a no finalizado es aproximadamente el 15% de la oscilación lógica. La longitud máxima de circuito abierto es aproximadamente:
Lmax Donde: tr para el tiempo de subida
tpd es el tiempo de retardo de transmisión por unidad de longitud de línea
5, varias formas de comparar la terminación
La terminación en paralelo y la terminación en serie tienen sus propias ventajas, que se utilizan una o dos, según la afición del diseñador y los requisitos del sistema.
La ventaja principal de la terminación en paralelo es que el sistema es rápido y la señal se transmite intacta a través del cable. La carga a largo plazo no afecta el retardo de propagación de la compuerta de accionamiento que maneja una línea larga ni afecta su velocidad de borde de señal. El retardo de propagación de la señal a lo largo de la línea larga aumenta. Al conducir una gran salida, la carga puede distribuirse a lo largo de las líneas cortas de la bifurcación en lugar del terminal donde la carga debe agruparse como en la terminación en serie.
El método de terminación en serie permite que el circuito maneje varias líneas de carga paralelas. El retraso de la terminación de la serie debido a la carga capacitiva es aproximadamente el doble de la terminación paralela correspondiente, mientras que para las líneas cortas, el borde Sin embargo, la diafonía de la terminación de la serie es menor que la de la terminación en paralelo. La razón principal es que la amplitud de la señal transmitida a lo largo de la terminación de la serie es solo la mitad de la oscilación lógica, y por lo tanto La corriente de conmutación es solo la mitad de la terminación en paralelo de la corriente de conmutación, la energía de la señal es pequeña, la diafonía es pequeña.
Al hacer PCB de doble cara o multicapa es opcional y depende de la frecuencia máxima de funcionamiento y la complejidad de los circuitos requeridos para determinar la densidad de empaquetamiento de la mejor opción cuando la frecuencia de reloj es superior a 200MHZ multicapa. Si la frecuencia de funcionamiento es superior a 350 MHz , la mejor selección de politetrafluoroetileno como la capa dieléctrica de la placa de circuito impreso, debido a su alta atenuación de frecuencia sea más pequeño, la capacitancia parásita a ser más pequeño, la velocidad de transmisión más rápida para conservar aún más el poder debido a la más grande y Z0 , La alineación de la placa de circuito impreso tiene los siguientes principios y requisitos:
(1) Todas las líneas de señal paralelas deben mantenerse lo más grandes posible para reducir la diafonía. Si hay dos líneas de señal juntas, es mejor tomar una línea de tierra entre las dos líneas para proteger Papel
(2) Diseñe una línea de transmisión de señal para evitar esquinas agudas para evitar las características de la línea de transmisión de los cambios repentinos en la reflexión de la impedancia, en la medida de lo posible diseñados para tener un arco uniforme de un cierto tamaño.
(3) la anchura de las pistas puede variar de acuerdo con la impedancia característica de la microcinta y línea de cinta por encima de la fórmula de cálculo, la impedancia característica placa de circuito impreso de microcinta está generalmente entre 50 ~ 120Ω. Para obtener una gran característica impedancia, el ancho de línea debe hacerse muy estrecho. pero no es fácil de hacer líneas finas. una combinación de factores a tener en cuenta, por lo general elegir un valor de aproximadamente 68Ω impedancia más apropiado, ya que la elección de la impedancia característica de 68Ω, puede retrasar el tiempo y el consumo de energía para lograr el mejor equilibrio entre una línea de transmisión 50Ω consumirá más energía ;. aunque grande impedancia puede reducir el consumo de energía, sino que la repelencia al gran tiempo de retardo de transmisión debido a la capacitancia línea negativa hará que el tiempo de retardo de transmisión y aumentar. reducción de la impedancia característica pero baja capacitancia intrínseca impedancia característica de la línea por unidad de longitud es relativamente grande, la impedancia característica y el tiempo de retardo de propagación es menos afectado por la capacitancia de carga. una característica importante de la línea de transmisión se termina con un apropiado, ramificado El tiempo de retardo en línea a corto plazo no debería tener ningún efecto. Cuando Z0 es 50Ω, la longitud de la línea corta de derivación debe limitarse a 2,5 cm, para evitar un gran timbre.
(4) para dos paneles (cuatro o seis paneles abajo de línea). Ambos lados de la placa de circuito para ser perpendicular a cada línea, con el fin de evitar la diafonía mutuo maestro producción inducida.
(5) Si la placa de circuito impreso con grandes dispositivos actuales, tales como relés, luces, bocina, etc., son preferiblemente tierra por separado para caminar solo, para reducir el ruido de la línea, el suelo debe ser tales dispositivos de alta corriente está conectado a una placa separada plug-in y el panel posterior en el bus, y estos también se debe conectar independientemente a tierra y el suelo de todo el sistema.
(6) Si la placa tiene un pequeño amplificador de señal, la línea de señal antes de amplificar débil lejos de una fuerte línea de señal, y el cableado lo más corto posible, incluso si la línea de tierra puede ser enmascarado.