3 routeringstechnieken op PCB high-speed signaalcircuitontwerp

Het ontwerp van een printplaat (PCB) is essentieel voor het werk van elektrotechnici en het is blijkbaar niet eenvoudig om een ​​perfecte printplaat te ontwerpen. Een perfecte PCB komt niet alleen voort uit de rationaliteit van de selectie en distributie van componenten, maar ook uit de hoge signaalgeleidbaarheid. In dit proefschrift wordt de kennis over routeringstechnieken bij het ontwerpen van hogesnelheidssignaalcircuits voor PCB's geïntroduceerd en weergegeven om wat hulp te bieden bij uw technische werk.

PCB-routering op basis van meerlagig bord

Bij het ontwerpen van PCB's willen de meeste ingenieurs de high-signaalroutering voltooien door meerlagige borden te gebruiken. Naast zijn rol als de kern van PCB, is dit type meerlagige kaart ook in staat om de circuitinterferentie te verminderen, wat een belangrijke methode is voor ingenieurs die met een dergelijk probleem worden geconfronteerd. Bij het ontwerpen van het high-speed signaalcircuit op PCB op basis van het gebruik van een meerlagig bord, moeten ingenieurs de bordgrootte verkleinen door het aantal lagen rationeel te bepalen, om optimaal gebruik te maken van de middelste laag voor schildinstelling om de nabijgelegen grond, die allemaal de parasitaire inductantie effectief kunnen verminderen, de lengte van de signaaloverdracht kunnen verkleinen, de kruisinterferentie tussen signalen enzovoort kunnen verminderen. Al deze methoden zijn zeer gunstig voor de betrouwbaarheid van een high-speed signaalcircuit.

Afgezien van de bovenstaande methoden om de betrouwbaarheid van de PCB-signaaloverdracht te vergroten met behulp van een meerlagig bord, blijkt uit sommige autoriteitsgegevens dat wanneer hetzelfde materiaal wordt gebruikt, de ruis die wordt gegenereerd door een vierlaags bord 20 dB lager is dan dat van 2- laag bord. Voor het buigen van de loden geldt:hoe minder het buigen verschijnt, hoe beter het zal zijn. Het is het beste om de hele lijn te gebruiken en wanneer buigen vereist is, kan een 45 graden lijn of een booglijn worden gebruikt, zodat de emissie naar buiten wordt verminderd van het hogesnelheidssignaal en de onderlinge koppeling en zowel de straling als de reflectie zal worden verminderd. ook afgenomen.

De leadpin tussen componenten in high-speed circuit zo kort mogelijk maken

Tijdens het ontwerp en de routering van het PCB-signaalcircuit met hoge snelheid, moeten ingenieurs de geleidingspen tussen componenten in het hogesnelheidscircuit zo kort mogelijk maken. Omdat hoe langer de leiding is, hoe groter zowel de gedistribueerde inductantie als de gedistribueerde condensator is, wat zal leiden tot reflectie en oscillatie in het hogesnelheidscircuit.

Naast het inkorten van de geleidingspen tussen componenten in een hogesnelheidscircuit, moet de afwisseling tussen de geleidingspennen van componenten op elk hogesnelheidscircuit worden verkort in het proces van PCB-routing, wat betekent dat de doorgaande gaten in het proces van componentverbinding moet zo min mogelijk zijn. Over het algemeen kan een doorgaand gat een gedistribueerde capaciteit van 0,5 pF veroorzaken, wat uiteraard zal leiden tot een toename van de circuitvertraging. Ondertussen moet in het proces van snelle circuitroutering volledig rekening worden gehouden met de kruisinterferentie die wordt veroorzaakt door parallelle routering op korte afstand van signaallijnen. Als de parallelle distributie niet kan worden omzeild, kan een grootschalige aarding worden geplaatst aan de achterkant van de parallelle signaallijnen om de interferentie te verminderen. In de aangrenzende twee lagen moet de routeringsrichting verticaal zijn.

Aarde omgeving op de bijzonder belangrijke signaallijnen of lokale delen

In het proces van PCB-routeringsontwerp wordt gesuggereerd dat de grondomgeving door ingenieurs wordt gebruikt op de bijzonder belangrijke signaallijnen of lokale onderdelen. Er wordt routering uitgevoerd naar signalen die minder gevoelig zijn voor interferentie, zoals kloksignalen en snelle analoge signalen op het moment dat aarddraad ter bescherming wordt toegevoegd aan randapparatuur, met de te beschermen signaallijnen in het midden. Dit komt omdat alle soorten signaalroutering geen lussen kunnen vormen, evenmin als de aardingsdraad. Als er echter een lusrouteringscircuit ontstaat, zal er grote interferentie in het systeem plaatsvinden. Het voordeel van routering met aarddraad die signaallijnen omringt, leidt tot het effectief vermijden van lussen in het routeringsproces. Er wordt gesuggereerd dat een of enkele hoogfrequente ontkoppelingscondensatoren in de buurt van elk geïntegreerd circuitblok worden geplaatst. Wanneer analoge aarddraad of digitale draad wordt aangesloten op de openbare aarddraad, moet een hoogfrequente smoorspoel in gebruik worden genomen. Sommige hogesnelheidssignaallijnen vereisen een speciale behandeling. Er is bijvoorbeeld een differentieel signaal nodig op dezelfde laag en zo dicht mogelijk bij parallelle routering. Er kan geen signaal worden ingevoegd tussen differentiële signaallijnen en elke kabel moet dezelfde lengte hebben.

Naast de hierboven genoemde methoden, moeten ingenieurs bij het ontwerpen van PCB-signaalroutering proberen om snelle signaalbedradingaftakkingen of -stubs te vermijden. Aangezien relatief grote elektromagnetische straling kan worden gegenereerd wanneer hoogfrequente signaaldraden op de oppervlaktelaag worden geplaatst, moeten hoogfrequente signaaldraden worden geplaatst tussen stroom- en aardingsdraden, zodat de gegenereerde straling op een hoog niveau wordt verminderd vanwege de elektromagnetische absorptie van stroom en de onderste laag.

In het praktijkproject gaat de theorie natuurlijk nooit voor de praktijk. Ik wil graag wat van mijn ervaring delen op het gebied van PCB-routeringsontwerp. Ten eerste, als u niet de enige routeringsontwerper van een PCB bent, neem dan voldoende tijd om het ontwerp van routers te controleren. De kleine voorzorg is veel beter dan veel herstel. Het is een dwaas idee om te verwachten dat routers begrijpen wat u denkt. Uw advies en instructies zijn het belangrijkst in de primaire fase van het routeringsontwerp. Hoe meer informatie u kunt verstrekken en hoe meer u bij het ontwerp betrokken raakt, hoe beter de PCB's u krijgt. Hier is een goede methode:u kunt een voorlopig voltooiingspunt instellen voor de PCB-ontwerpingenieur, zodat de routeringsprocedure strikt volgens uw stappen verloopt. Deze methode is als een gesloten lus in die zin dat de routing niet van de baan komt, zodat de mogelijkheid van herbewerking tot een minimum kan worden beperkt.

Dan zijn de instructies die u aan uw routeringsingenieurs moet geven:de korte beschrijving van de circuitfunctie; de PCB-schets met labels van invoer- en uitvoerplaatsen; PCB-laaginformatie zoals de dikte, het aantal lagen, de gedetailleerde informatie van elke signaallaag en grondplaat; het type signaal dat elke laag nodig heeft; de eis ten aanzien van de plaats van belangrijke componenten; de specifieke plaatsen van bypass-componenten; de betekenis van gedrukte lijnen; het belang van circuits die een impedantiecontrole van gedrukte lijnen nodig hebben; de circuits die de afbeeldingslengte vereisen; de grootte van de componenten; de gedrukte lijnen, circuits of componenten die afstand of nabijheid vereisen; het type componenten dat aan de boven- of onderkant wordt geplaatst.

Handige bronnen
• Tips voor snelle lay-out
• Technieken voor snelle PCB-routering om de invloed van EMI te verminderen
• Onderzoek naar high-speed PCB-ontwerp in ingebed applicatiesysteem
• High-speed PCB-ontwerpuitdagingen op signaalintegriteit en hun oplossingen
• Onderdrukkingsmethode van signaalreflectie in high-speed PCB-lay-out
• Signaalintegriteitsanalyse en PCB-ontwerp op high-speed digitaal-analoog gemengd circuit
• Full Feature PCB-productieservice van PCBCart - Meerdere opties met toegevoegde waarde
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Start vanaf 1 stuk