1. Allmänmedicin
För att göra högfrekventa kretskortsdesigner mer rimliga och bättre anti-interferensprestanda vid kretskortsdesign bör följande aspekter beaktas:
(1) Rimligt val av lager Vid routing av högfrekventa kretskort i PCB-design används det inre planet i mitten som effekt- och jordlager, vilket kan spela en skärmande roll, effektivt minska den parasitiska induktansen, förkorta längden på signalledningar och minska korsstörningar mellan signaler.
(2) Fräsningsläge Fräsningsläget måste vara i enlighet med 45° vinkelsvarvning eller bågsvarvning, vilket kan minska högfrekvent signalutsläpp och ömsesidig koppling.
(3) Kabellängd Ju kortare kabellängd, desto bättre. Ju kortare parallellt avstånd mellan två ledningar, desto bättre.
(4) Antal genomgående hål Ju färre genomgående hål, desto bättre.
(5) Mellanlagerledningarnas riktning Mellanlagerledningarnas riktning bör vara vertikal, det vill säga det översta lagret är horisontellt och det undre lagret är vertikalt, för att minska störningarna mellan signalerna.
(6) Kopparbeläggning ökad jordning av kopparbeläggningen kan minska störningarna mellan signaler.
(7) Inkluderingen av viktig signallinjebehandling kan avsevärt förbättra signalens störningsmotståndsförmåga, och naturligtvis kan även inkluderingen av störningskällans behandling vara så att den inte stör andra signaler.
(8) Signalkablar leder inte signaler i loopar. Led signaler i kedjekopplingsläge.
2. Prioritet för ledningsdragning
Prioritet för nyckelsignalledning: analog liten signal, höghastighetssignal, klocksignal och synkroniseringssignal och andra prioriterade ledningar för nyckelsignaler
Principen "täthet först": Börja dra ledningar från de mest komplexa anslutningarna på kortet. Börja dra ledningar från det område på kortet som är tätast att dra.
Att notera:
A. Försök att tillhandahålla ett särskilt ledningslager för viktiga signaler såsom klocksignaler, högfrekventa signaler och känsliga signaler, och säkerställ minsta möjliga slingarea. Om nödvändigt bör manuell prioriterad ledningsdragning, skärmning och ökat säkerhetsavstånd användas. Säkerställ signalkvaliteten.
b. EMC-miljön mellan kraftskiktet och jord är dålig, så signaler som är känsliga för störningar bör undvikas.
c. Nätverket med krav på impedanskontroll bör kopplas så långt som möjligt i enlighet med kraven på ledningslängd och ledningsbredd.
3, klockkoppling
Klockledningen är en av de största faktorerna som påverkar EMC. Gör färre hål i klockledningen, undvik att gå med andra signalledningar så långt som möjligt och håll dig borta från allmänna signalledningar för att undvika störningar av signalledningarna. Samtidigt bör strömförsörjningen på kortet undvikas för att förhindra störningar mellan strömförsörjningen och klockan.
Om det finns ett speciellt klockchip på kortet kan det inte placeras under linjen, utan bör läggas under koppar, om nödvändigt kan det också vara speciellt för dess mark. För många referenskristalloscillatorchip bör dessa kristalloscillatorer inte placeras under linjen, för att lägga kopparisolering.
4. Linje i rät vinkel
Rätvinklig kabeldragning krävs generellt för att undvika situationen vid kretskortskablage, och har nästan blivit en av standarderna för att mäta kabelkvaliteten, så hur stor inverkan kommer rätvinklig kabeldragning att ha på signalöverföringen? I princip kommer rätvinklig routing att orsaka att överföringsledningens ledningsbredd ändras, vilket resulterar i impedansdiskontinuitet. Faktum är att inte bara rätvinklig routing, utan även spetsig vinkelrouting kan orsaka impedansförändringar.
Inverkan av rätvinklig routing på signalen återspeglas huvudsakligen i tre aspekter:
För det första kan hörnet motsvara den kapacitiva belastningen på transmissionsledningen, vilket saktar ner stigtiden;
För det andra kommer impedansdiskontinuitet att orsaka signalreflektion;
För det tredje, EMI producerad av den rätvinkliga spetsen.
5. Spetsig vinkel
(1) För högfrekvent ström, när trådens vändpunkt uppvisar en rät vinkel eller till och med en spetsig vinkel, nära hörnet, är den magnetiska flödestätheten och den elektriska fältintensiteten relativt hög, strålningen kommer att vara stark, och induktansen här kommer att vara relativt stor, induktiviteten kommer att vara större än den trubbiga vinkeln eller den rundade vinkeln.
(2) För den digitala kretsens bussledning är ledningshörnet trubbigt eller runt, och ledningsarean är relativt liten. Under samma linjeavståndsförhållanden tar det totala linjeavståndet upp 0,3 gånger mindre bredd än den rätvinkliga svängen.
6. Differentiell routing
Jfr. Differentialkoppling och impedansmatchning
Differentialsignaler används alltmer i utformningen av höghastighetskretsar, eftersom de viktigaste signalerna i kretsar alltid använder en differentiell struktur. Definition: Enkelt uttryckt betyder det att drivkretsen skickar två ekvivalenta, inverterande signaler, och mottagaren avgör om det logiska tillståndet är "0" eller "1" genom att jämföra skillnaden mellan de två spänningarna. Paret som bär differentialsignalen kallas differentiell routing.
Jämfört med vanlig enkelsidig signalrouting har differentialsignaler de mest uppenbara fördelarna inom följande tre aspekter:
a. Stark anti-interferensförmåga, eftersom kopplingen mellan de två differentiella ledningarna är mycket bra, när det finns brusstörningar utifrån, är det nästan kopplat till de två ledningarna samtidigt, och mottagaren bryr sig bara om skillnaden mellan de två signalerna, så common mode-bruset utifrån kan helt elimineras.
b. kan effektivt hämma EMI. På liknande sätt, eftersom polariteten hos två signaler är motsatt, kan de elektromagnetiska fält som utstrålas av dem utjämna varandra. Ju närmare kopplingen är, desto mindre elektromagnetisk energi frigörs till omvärlden.
c. Exakt tidspositionering. Eftersom omkopplingsändringarna för differentialsignaler är placerade vid skärningspunkten mellan två signaler, till skillnad från vanliga single-ended-signaler som förlitar sig på hög och låg tröskelspänning, är effekten av teknik och temperatur liten, vilket kan minska tidsfelen och är mer lämpligt för kretsar med signaler med låg amplitud. LVDS (low voltage differential signaling), som är populärt för närvarande, hänvisar till denna differentialsignaleringsteknik med liten amplitud.
För kretskortsingenjörer är det viktigaste att säkerställa att fördelarna med differentiell routing kan utnyttjas fullt ut i själva routingen. Kanske så länge som kontakten med layoutpersonalen förstår de allmänna kraven för differentiell routing, det vill säga "lika längd, lika avstånd".
Den lika långa längden är för att säkerställa att de två differentialsignalerna bibehåller motsatt polaritet hela tiden och minska common-mode-komponenten. Ekvidistansen är främst för att säkerställa att skillnadsimpedansen är konsekvent och minska reflektionen. "Så nära som möjligt" är ibland ett krav för differentiell routing.
7. Ormlinje
Serpentintråd är en typ av layout som ofta används i layouter. Dess huvudsakliga syfte är att justera fördröjningen och uppfylla kraven för systemtimingdesign. Det första konstruktörer behöver inse är att ormliknande trådar kan förstöra signalkvaliteten och ändra överföringsfördröjningen, och bör undvikas vid kabeldragning. Men i den faktiska designen, för att säkerställa tillräcklig hålltid för signaler, eller för att minska tidsförskjutningen mellan samma grupp av signaler, är det ofta nödvändigt att avsiktligt linda.
Att notera:
Par av differentiella signalledningar, vanligtvis parallella ledningar, med så lite hål som möjligt, måste stansas och de två ledningarna ska vara ihop för att uppnå impedansmatchning.
En grupp bussar med samma attribut bör dras sida vid sida så långt som möjligt för att uppnå lika längd. Hålet som leder från patchplattan är så långt bort från plattan som möjligt.
Publiceringstid: 5 juli 2023
