1. Praktyka ogólna
Aby projekt płytki PCB był bardziej racjonalny i zapewniał lepszą ochronę przed zakłóceniami, należy przy jego projektowaniu wziąć pod uwagę następujące aspekty:
(1) Rozsądny dobór warstw Podczas prowadzenia ścieżek na płytkach drukowanych o wysokiej częstotliwości podczas projektowania PCB, środkowa płaszczyzna wewnętrzna jest używana jako warstwa zasilania i uziemienia. Może ona pełnić rolę ekranującą, skutecznie zmniejszać indukcyjność pasożytniczą, skracać długość linii sygnałowych i redukować zakłócenia krzyżowe między sygnałami.
(2) Tryb trasowania Tryb trasowania musi być zgodny z toczeniem pod kątem 45° lub toczeniem łukowym, co może zmniejszyć emisję sygnału o wysokiej częstotliwości i wzajemne sprzężenie.
(3) Długość kabla Im krótszy kabel, tym lepiej. Im krótsza odległość równoległa między dwoma przewodami, tym lepiej.
(4) Liczba otworów przelotowych Im mniej otworów przelotowych, tym lepiej.
(5) Kierunek okablowania międzywarstwowego Kierunek okablowania międzywarstwowego powinien być pionowy, tzn. górna warstwa jest pozioma, a dolna pionowa, aby zmniejszyć zakłócenia między sygnałami.
(6) Powłoka miedziana zwiększa uziemienie powłoki miedzianej, co pozwala na redukcję zakłóceń między sygnałami.
(7) Włączenie ważnego przetwarzania linii sygnałowej może znacząco poprawić zdolność sygnału do przeciwdziałania zakłóceniom; oczywiście można również włączyć przetwarzanie źródła zakłóceń, aby nie zakłócało ono innych sygnałów.
(8) Kable sygnałowe nie prowadzą sygnałów w pętlach. Należy prowadzić sygnały w trybie szeregowym.
2. Priorytet okablowania
Priorytet w przewodzie sygnałowym: priorytet okablowania dla małych sygnałów analogowych, sygnałów dużej prędkości, sygnałów zegara i sygnałów synchronizacji oraz innych sygnałów kluczowych
Zasada gęstości na pierwszym miejscu: zacznij okablowanie od najbardziej złożonych połączeń na płytce. Zacznij okablowanie od najgęściej okablowanego obszaru płytki.
Punkty do odnotowania:
A. Postaraj się zapewnić specjalną warstwę okablowania dla kluczowych sygnałów, takich jak sygnały zegarowe, sygnały o wysokiej częstotliwości i sygnały wrażliwe, i zadbaj o minimalną powierzchnię pętli. W razie potrzeby należy zastosować ręczne priorytetowe okablowanie, ekranowanie i zwiększenie odstępu bezpieczeństwa. Zapewnij jakość sygnału.
b. Środowisko EMC pomiędzy warstwą zasilania a ziemią jest słabe, dlatego należy unikać sygnałów podatnych na zakłócenia.
c. Sieć z wymaganiami kontroli impedancji powinna być okablowana w miarę możliwości zgodnie z wymaganiami dotyczącymi długości i szerokości linii.
3. okablowanie zegara
Linia zegarowa jest jednym z głównych czynników wpływających na EMC. Należy wykonać mniej otworów w linii zegarowej, w miarę możliwości unikać chodzenia po innych liniach sygnałowych i trzymać się z dala od linii sygnałowych, aby uniknąć interferencji z liniami sygnałowymi. Jednocześnie należy unikać zasilania na płytce, aby zapobiec interferencji między zasilaniem a zegarem.
Jeśli na płytce znajduje się specjalny układ zegara, nie może on znajdować się pod linią. Należy go umieścić pod miedzią, a w razie potrzeby można go również umieścić pod specjalnym przewodem. W przypadku wielu referencyjnych oscylatorów kwarcowych, nie powinny one znajdować się pod linią, aby zapewnić izolację miedzianą.
4. Linia pod kątem prostym
Okablowanie pod kątem prostym jest zazwyczaj wymagane, aby uniknąć sytuacji występujących w okablowaniu PCB i stało się niemal jednym ze standardów pomiaru jakości okablowania. Jak duży wpływ będzie miało okablowanie pod kątem prostym na transmisję sygnału? Zasadniczo, prowadzenie pod kątem prostym powoduje zmianę szerokości linii transmisyjnej, co skutkuje nieciągłością impedancji. W rzeczywistości, nie tylko prowadzenie pod kątem prostym, pod kątem ostrym, ale także prowadzenie pod kątem prostym może powodować zmiany impedancji.
Wpływ routingu pod kątem prostym na sygnał odzwierciedla się głównie w trzech aspektach:
Po pierwsze, narożnik może być równoważny obciążeniu pojemnościowemu linii przesyłowej, co spowalnia czas narastania;
Po drugie, nieciągłość impedancji spowoduje odbicie sygnału;
Po trzecie, zakłócenia elektromagnetyczne powstające przy użyciu końcówki o prostym kącie.
5. Kąt ostry
(1) W przypadku prądu o wysokiej częstotliwości, gdy punkt zwrotny przewodu tworzy kąt prosty lub nawet ostry, w pobliżu narożnika gęstość strumienia magnetycznego i natężenie pola elektrycznego są stosunkowo wysokie, powstanie silna fala elektromagnetyczna, a indukcyjność w tym miejscu będzie stosunkowo duża, większa niż kąt rozwarty lub kąt zaokrąglony.
(2) W przypadku okablowania magistrali obwodu cyfrowego, narożnik okablowania jest rozwarty lub zaokrąglony, a powierzchnia okablowania jest stosunkowo mała. Przy tych samych warunkach odstępu między wierszami, całkowity odstęp między wierszami zajmuje 0,3 razy mniej szerokości niż kąt prosty.
6. Trasowanie różnicowe
Por. Okablowanie różnicowe i dopasowanie impedancji
Sygnał różnicowy jest coraz szerzej stosowany w projektowaniu szybkich obwodów, ponieważ najważniejsze sygnały w obwodach zawsze wykorzystują strukturę różnicową. Definicja: Mówiąc prościej, oznacza to, że sterownik wysyła dwa równoważne, odwracające sygnały, a odbiornik określa, czy stan logiczny wynosi „0”, czy „1”, porównując różnicę między tymi dwoma napięciami. Para przesyłająca sygnał różnicowy nazywa się trasowaniem różnicowym.
W porównaniu ze zwykłym, jednokierunkowym przekazywaniem sygnału, przekaz różnicowy ma najbardziej oczywiste zalety w następujących trzech aspektach:
a. Silne właściwości przeciwzakłóceniowe, ponieważ sprzężenie między dwoma przewodami różnicowymi jest bardzo dobre. Gdy występują zakłócenia zewnętrzne, są one niemal jednocześnie sprzężone z dwiema liniami, a odbiornik zwraca uwagę jedynie na różnicę między dwoma sygnałami. Dzięki temu zakłócenia trybu wspólnego z zewnątrz mogą zostać całkowicie wyeliminowane.
b. może skutecznie hamować zakłócenia elektromagnetyczne. Podobnie, ponieważ polaryzacja dwóch sygnałów jest przeciwna, emitowane przez nie pola elektromagnetyczne mogą się wzajemnie znosić. Im bliższe jest sprzężenie, tym mniej energii elektromagnetycznej jest uwalniane do świata zewnętrznego.
c. Precyzyjne pozycjonowanie czasowe. Ponieważ zmiany przełączania sygnałów różnicowych zachodzą na przecięciu dwóch sygnałów, w przeciwieństwie do zwykłych sygnałów jednokierunkowych, które opierają się na wysokim i niskim napięciu progowym, wpływ technologii i temperatury jest niewielki, co może zmniejszyć błędy czasowe i jest bardziej odpowiednie dla obwodów z sygnałami o niskiej amplitudzie. Popularna obecnie technologia LVDS (Low Voltage Differential Signaling) odnosi się do tej technologii sygnalizacji różnicowej o małej amplitudzie.
Dla inżynierów PCB najważniejsze jest zapewnienie, że zalety trasowania różnicowego będą w pełni wykorzystane w rzeczywistym trasowaniu. Być może pod warunkiem, że osoby odpowiedzialne za projektowanie układów zrozumieją ogólne wymagania trasowania różnicowego, czyli „jednakowa długość, równy odstęp”.
Równa długość ma zapewnić, że dwa sygnały różnicowe zawsze zachowują przeciwną polaryzację i zmniejszają składową wspólną. Równa odległość ma głównie zapewnić spójność impedancji różnicowej i zmniejszyć odbicia. „Jak najbliżej” jest czasami wymogiem dla routingu różnicowego.
7. Linia węża
Linia serpentynowa to rodzaj układu, który jest często stosowany w układach. Jej głównym celem jest regulacja opóźnienia i spełnienie wymagań projektowych dotyczących synchronizacji systemu. Projektanci powinni przede wszystkim zdać sobie sprawę, że przewody o kształcie węża mogą pogorszyć jakość sygnału i zmienić opóźnienie transmisji, dlatego należy ich unikać podczas okablowania. Jednak w rzeczywistych projektach, aby zapewnić wystarczający czas podtrzymania sygnałów lub zmniejszyć przesunięcie czasowe między tymi samymi grupami sygnałów, często konieczne jest celowe nawijanie.
Punkty do odnotowania:
Pary różnicowych linii sygnałowych, na ogół linii równoległych, przebiegających przez otwory w jak najmniejszym stopniu, muszą być perforowane i powinny być dwiema liniami jednocześnie, aby uzyskać dopasowanie impedancji.
Grupę magistral o tych samych atrybutach należy poprowadzić obok siebie, tak daleko jak to możliwe, aby uzyskać równą długość. Otwór prowadzący od punktu połączeniowego powinien być jak najdalej od punktu połączeniowego.
Czas publikacji: 05.07.2023
