1. Medicina generale
Nella progettazione del PCB, per rendere più ragionevole la progettazione del circuito ad alta frequenza e ottenere migliori prestazioni anti-interferenza, è necessario considerare i seguenti aspetti:
(1) Selezione ragionevole degli strati Quando si instradano circuiti stampati ad alta frequenza nella progettazione PCB, il piano interno al centro viene utilizzato come strato di alimentazione e di terra, che può svolgere un ruolo di schermatura, ridurre efficacemente l'induttanza parassita, accorciare la lunghezza delle linee di segnale e ridurre l'interferenza incrociata tra i segnali.
(2) Modalità di routing La modalità di routing deve essere conforme alla rotazione ad angolo di 45° o alla rotazione ad arco, che può ridurre l'emissione di segnali ad alta frequenza e l'accoppiamento reciproco.
(3) Lunghezza del cavo Più corta è la lunghezza del cavo, meglio è. Più breve è la distanza parallela tra due fili, meglio è.
(4) Numero di fori passanti Minore è il numero di fori passanti, meglio è.
(5) Direzione del cablaggio interstrato La direzione del cablaggio interstrato deve essere verticale, ovvero lo strato superiore è orizzontale e quello inferiore è verticale, in modo da ridurre l'interferenza tra i segnali.
(6) Il rivestimento in rame con messa a terra aumentata può ridurre l'interferenza tra i segnali.
(7) L'inclusione dell'importante elaborazione della linea di segnale può migliorare significativamente la capacità anti-interferenza del segnale, naturalmente, può anche essere l'inclusione dell'elaborazione della sorgente di interferenza, in modo che non possa interferire con altri segnali.
(8)I cavi di segnale non instradano i segnali in loop. Instradare i segnali in modalità Daisy Chain.
2. Priorità di cablaggio
Priorità della linea del segnale chiave: segnale analogico piccolo, segnale ad alta velocità, segnale di clock e segnale di sincronizzazione e altri segnali chiave cablaggio prioritario
Principio della densità: iniziare il cablaggio dalle connessioni più complesse sulla scheda. Iniziare il cablaggio dall'area più densamente cablata della scheda.
Punti da notare:
A. Cercare di fornire uno strato di cablaggio speciale per segnali chiave come segnali di clock, segnali ad alta frequenza e segnali sensibili, e garantire la minima area di loop. Se necessario, adottare cablaggio prioritario manuale, schermatura e aumento della distanza di sicurezza. Garantire la qualità del segnale.
b. L'ambiente EMC tra lo strato di potenza e la terra è scarso, pertanto è opportuno evitare segnali sensibili alle interferenze.
c. La rete con requisiti di controllo dell'impedenza deve essere cablata il più possibile in base ai requisiti di lunghezza e larghezza della linea.
3, cablaggio dell'orologio
La linea di clock è uno dei principali fattori che influenzano la compatibilità elettromagnetica (EMC). Praticare meno fori sulla linea di clock, evitare di passare il più possibile lungo altre linee di segnale e tenersi lontani dalle linee di segnale generali per evitare interferenze. Allo stesso tempo, evitare l'alimentazione sulla scheda per prevenire interferenze tra l'alimentatore e il clock.
Se sulla scheda è presente un chip di clock speciale, non può essere posizionato sotto la linea, ma deve essere posizionato sotto il rame, se necessario, e può anche essere predisposto per la sua posa. Per molti oscillatori a cristallo di riferimento, questi non devono essere posizionati sotto la linea, per consentire l'isolamento in rame.
4. Linea ad angolo retto
Il cablaggio ad angolo retto è generalmente richiesto per evitare situazioni simili nel cablaggio dei PCB ed è quasi diventato uno degli standard per misurare la qualità del cablaggio. Quanto inciderà quindi il cablaggio ad angolo retto sulla trasmissione del segnale? In linea di principio, il cablaggio ad angolo retto causerà una variazione della larghezza della linea di trasmissione, con conseguente discontinuità di impedenza. Infatti, non solo il cablaggio ad angolo retto, ma anche quello ad angolo acuto, può causare variazioni di impedenza.
L'influenza del routing ad angolo retto sul segnale si riflette principalmente in tre aspetti:
Innanzitutto, l'angolo può essere equivalente al carico capacitivo sulla linea di trasmissione, rallentando il tempo di salita;
In secondo luogo, la discontinuità dell'impedenza causerà la riflessione del segnale;
In terzo luogo, le EMI prodotte dalla punta ad angolo retto.
5. Angolo acuto
(1) Per la corrente ad alta frequenza, quando il punto di svolta del filo presenta un angolo retto o addirittura un angolo acuto, vicino all'angolo, la densità del flusso magnetico e l'intensità del campo elettrico sono relativamente elevate, la radiazione sarà un'onda elettromagnetica forte e l'induttanza qui sarà relativamente grande, l'induttivo sarà maggiore dell'angolo ottuso o dell'angolo arrotondato.
(2) Per il cablaggio del bus del circuito digitale, l'angolo del cablaggio è ottuso o arrotondato, l'area del cablaggio è relativamente piccola. A parità di spaziatura delle linee, la spaziatura totale delle linee occupa una larghezza 0,3 volte inferiore rispetto alla curva ad angolo retto.
6. Instradamento differenziale
Cfr. Cablaggio differenziale e adattamento di impedenza
Il segnale differenziale è sempre più utilizzato nella progettazione di circuiti ad alta velocità, poiché i segnali più importanti nei circuiti utilizzano sempre una struttura differenziale. Definizione: in parole povere, significa che il driver invia due segnali equivalenti e invertenti e il ricevitore determina se lo stato logico è "0" o "1" confrontando la differenza tra le due tensioni. La coppia che trasporta il segnale differenziale è chiamata routing differenziale.
Rispetto al normale routing del segnale single-ended, il segnale differenziale presenta i vantaggi più evidenti nei tre aspetti seguenti:
a. Forte capacità anti-interferenza, poiché l'accoppiamento tra i due fili differenziali è molto buono, quando c'è interferenza di rumore dall'esterno, è quasi accoppiato alle due linee contemporaneamente e il ricevitore si preoccupa solo della differenza tra i due segnali, quindi il rumore di modo comune dall'esterno può essere completamente annullato.
b. può inibire efficacemente le interferenze elettromagnetiche (EMI). Analogamente, poiché la polarità di due segnali è opposta, i campi elettromagnetici da essi irradiati possono annullarsi a vicenda. Più stretto è l'accoppiamento, minore è l'energia elettromagnetica rilasciata verso l'esterno.
c. Posizionamento temporale preciso. Poiché le variazioni di commutazione dei segnali differenziali si verificano all'intersezione di due segnali, a differenza dei normali segnali single-ended che si basano su tensioni di soglia alte e basse, l'impatto della tecnologia e della temperatura è minimo, il che può ridurre gli errori di temporizzazione ed è più adatto a circuiti con segnali di bassa ampiezza. LVDS (segnalazione differenziale a bassa tensione), attualmente popolare, si riferisce a questa tecnologia di segnalazione differenziale a piccola ampiezza.
Per gli ingegneri PCB, la cosa più importante è garantire che i vantaggi del routing differenziale possano essere sfruttati appieno nel routing effettivo. Forse, a patto che il contatto con gli addetti al layout comprenda i requisiti generali del routing differenziale, ovvero "uguale lunghezza, uguale distanza".
La lunghezza uguale serve a garantire che i due segnali differenziali mantengano sempre polarità opposta e riducano la componente di modo comune. L'equidistanza serve principalmente a garantire che l'impedenza differenziale sia costante e a ridurre la riflessione. "Il più vicino possibile" è talvolta un requisito per il routing differenziale.
7. Linea del serpente
La linea serpentina è un tipo di layout spesso utilizzato nei layout. Il suo scopo principale è regolare il ritardo e soddisfare i requisiti di progettazione della temporizzazione del sistema. La prima cosa che i progettisti devono comprendere è che i fili serpentinati possono compromettere la qualità del segnale e modificare il ritardo di trasmissione, e dovrebbero essere evitati durante il cablaggio. Tuttavia, nella progettazione effettiva, per garantire un tempo di mantenimento sufficiente dei segnali o per ridurre l'offset temporale tra lo stesso gruppo di segnali, è spesso necessario avvolgerli deliberatamente.
Punti da notare:
Per ottenere l'adattamento di impedenza, è necessario perforare coppie di linee di segnale differenziali, generalmente linee parallele, il meno possibile attraverso il foro, dovrebbero essere due linee insieme.
Un gruppo di bus con le stesse caratteristiche dovrebbe essere disposto il più possibile uno accanto all'altro per ottenere la stessa lunghezza. Il foro che parte dal patch pad deve essere il più lontano possibile dal pad.
Data di pubblicazione: 05-07-2023
