PCB (carte de circuit imprimé), le nom chinois est circuit imprimé, également connu sous le nom de circuit imprimé, est un composant électronique important, un support pour les composants électroniques et un support pour les connexions électriques des composants électroniques. Parce qu’il est fabriqué à l’aide d’une impression électronique, on l’appelle un circuit imprimé « imprimé ».
1. Comment choisir la carte PCB ?
Le choix d'une carte PCB doit trouver un équilibre entre le respect des exigences de conception, la production de masse et le coût. Les exigences de conception contiennent à la fois des composants électriques et mécaniques. Habituellement, ce problème matériel est plus important lors de la conception de cartes PCB à très haute vitesse (fréquence supérieure à GHz).
Par exemple, le matériau FR-4 couramment utilisé aujourd'hui peut ne pas convenir car la perte diélectrique à une fréquence de plusieurs GHz aura un impact important sur l'atténuation du signal. En ce qui concerne l'électricité, il faut faire attention à savoir si la constante diélectrique (constante diélectrique) et la perte diélectrique sont adaptées à la fréquence conçue.
2. Comment éviter les interférences haute fréquence ?
L'idée de base pour éviter les interférences haute fréquence est de minimiser l'interférence des champs électromagnétiques des signaux haute fréquence, ce qu'on appelle la diaphonie (Crosstalk). Vous pouvez augmenter la distance entre le signal haute vitesse et le signal analogique, ou ajouter des traces de protection au sol/shunt à côté du signal analogique. Faites également attention aux interférences sonores de la masse numérique avec la masse analogique.
3. Dans la conception à grande vitesse, comment résoudre le problème d’intégrité du signal ?
L'intégrité du signal est essentiellement une question d'adaptation d'impédance. Les facteurs qui affectent l'adaptation d'impédance incluent la structure et l'impédance de sortie de la source de signal, l'impédance caractéristique de la trace, les caractéristiques de l'extrémité de charge et la topologie de la trace. La solution consiste à s'appuyer sur la terminaison et à ajuster la topologie du câblage.
4. Comment la méthode de distribution différentielle est-elle réalisée ?
Il y a deux points à prendre en compte lors du câblage de la paire différentielle. La première est que la longueur des deux lignes doit être aussi longue que possible. Il existe deux manières parallèles, l'une est que les deux lignes passent sur la même couche de câblage (côte à côte), et l'autre est que les deux lignes passent sur les couches adjacentes supérieure et inférieure (dessus-dessous). Généralement, le premier côte à côte (côte à côte, côte à côte) est utilisé de plusieurs manières.
5. Pour une ligne de signal d'horloge avec une seule borne de sortie, comment mettre en œuvre un câblage différentiel ?
Pour utiliser un câblage différentiel, il est uniquement significatif que la source du signal et le récepteur soient tous deux des signaux différentiels. Il n'est donc pas possible d'utiliser un câblage différentiel pour un signal d'horloge avec une seule sortie.
6. Une résistance adaptée peut-elle être ajoutée entre les paires de lignes différentielles à l’extrémité de réception ?
La résistance d'adaptation entre les paires de lignes différentielles à l'extrémité de réception est généralement ajoutée et sa valeur doit être égale à la valeur de l'impédance différentielle. De cette façon, la qualité du signal sera meilleure.
7. Pourquoi le câblage des paires différentielles doit-il être proche et parallèle ?
Le routage des paires différentielles doit être correctement rapproché et parallèle. La soi-disant proximité appropriée est due au fait que la distance affectera la valeur de l'impédance différentielle, qui est un paramètre important pour la conception d'une paire différentielle. La nécessité du parallélisme est également due à la nécessité de maintenir la cohérence de l'impédance différentielle. Si les deux lignes sont éloignées ou proches, l'impédance différentielle sera incohérente, ce qui affectera l'intégrité du signal (intégrité du signal) et le délai (délai de synchronisation).
8. Comment gérer certains conflits théoriques dans le câblage réel
Fondamentalement, il est juste de séparer le terrain analogique/numérique. Il convient de noter que les traces du signal ne doivent pas traverser autant que possible l'endroit divisé (fossé) et que le chemin du courant de retour (chemin du courant de retour) de l'alimentation et du signal ne doit pas devenir trop grand.
L'oscillateur à cristal est un circuit d'oscillation à rétroaction positive analogique. Pour avoir un signal d'oscillation stable, il doit répondre aux spécifications de gain et de phase de boucle. Cependant, la spécification d'oscillation de ce signal analogique est facilement perturbée, et même l'ajout de traces de garde au sol peut ne pas permettre d'isoler complètement les interférences. Et s'il est trop éloigné, le bruit sur le plan de masse affectera également le circuit d'oscillation à rétroaction positive. Par conséquent, la distance entre l’oscillateur à cristal et la puce doit être aussi proche que possible.
En effet, il existe de nombreux conflits entre le routage à grande vitesse et les exigences EMI. Mais le principe de base est que les résistances et les condensateurs ou les billes de ferrite ajoutés en raison des interférences électromagnétiques ne peuvent pas empêcher certaines caractéristiques électriques du signal de répondre aux spécifications. Par conséquent, il est préférable d'utiliser les techniques d'agencement du câblage et d'empilement de PCB pour résoudre ou réduire les problèmes EMI, tels que le routage des signaux à grande vitesse vers la couche interne. Enfin, utilisez un condensateur à résistance ou une perle de ferrite pour réduire les dommages causés au signal.
9. Comment résoudre la contradiction entre le câblage manuel et le câblage automatique des signaux à grande vitesse ?
La plupart des routeurs automatiques des logiciels de routage les plus puissants ont désormais défini des contraintes pour contrôler la méthode de routage et le nombre de vias. Les éléments de réglage des capacités des moteurs de bobinage et les conditions de contrainte des différentes sociétés EDA diffèrent parfois considérablement.
Par exemple, existe-t-il suffisamment de contraintes pour contrôler la manière dont les serpentins serpentent, l'espacement des paires différentielles peut-il être contrôlé, etc. Cela affectera si la méthode de routage obtenue par routage automatique peut répondre à l'idée du concepteur.
De plus, la difficulté de régler manuellement le câblage a également une relation absolue avec la capacité du moteur de bobinage. Par exemple, la possibilité de pousser des traces, la capacité de pousser des vias et même la capacité de pousser des traces vers le cuivre, etc. Par conséquent, choisir un routeur doté d'une forte capacité de moteur d'enroulement est la solution.
10. À propos des coupons de test.
Le coupon de test est utilisé pour mesurer si l'impédance caractéristique du PCB produit répond aux exigences de conception avec TDR (Time Domain Reflectometer). Généralement, l'impédance à contrôler se présente dans deux cas : une ligne simple et une paire différentielle. Par conséquent, la largeur et l’espacement des lignes (lorsqu’il y a des paires différentielles) sur le coupon de test doivent être les mêmes que ceux des lignes à contrôler.
Le plus important est la position du point au sol lors de la mesure. Afin de réduire la valeur d'inductance du fil de terre (fil de terre), l'endroit où la sonde TDR (sonde) est mise à la terre est généralement très proche de l'endroit où le signal est mesuré (pointe de la sonde). Par conséquent, la distance et la méthode entre le point où le signal est mesuré sur le coupon de test et le point au sol Pour correspondre à la sonde utilisée
11. Dans la conception de PCB à grande vitesse, la zone vierge de la couche de signal peut être recouverte de cuivre, mais comment le cuivre de plusieurs couches de signal doit-il être réparti sur la mise à la terre et l'alimentation ?
Généralement, la majeure partie du cuivre dans la zone vierge est mise à la terre. Faites simplement attention à la distance entre le cuivre et la ligne de signal lors du dépôt de cuivre à côté de la ligne de signal à grande vitesse, car le cuivre déposé réduira un peu l'impédance caractéristique de la trace. Veillez également à ne pas affecter l'impédance caractéristique des autres couches, comme dans la structure d'une ligne à double bande.
12. Est-il possible d'utiliser le modèle de ligne microruban pour calculer l'impédance caractéristique de la ligne de signal au-dessus du plan d'alimentation ? Le signal entre l'alimentation et le plan de masse peut-il être calculé à l'aide du modèle stripline ?
Oui, le plan de puissance et le plan de masse doivent être considérés comme plans de référence lors du calcul de l'impédance caractéristique. Par exemple, une carte à quatre couches : couche supérieure-couche d'alimentation-couche de sol-couche inférieure. À l'heure actuelle, le modèle de l'impédance caractéristique de la trace de la couche supérieure est le modèle de ligne microruban avec le plan de puissance comme plan de référence.
13. D'une manière générale, la génération automatique de points de test par logiciel sur des cartes imprimées haute densité peut-elle répondre aux exigences de test de la production de masse ?
La question de savoir si les points de test générés automatiquement par le logiciel général répondent aux exigences de test dépend du fait que les spécifications d'ajout de points de test répondent aux exigences de l'équipement de test. De plus, si le câblage est trop dense et que les spécifications d'ajout de points de test sont relativement strictes, il peut ne pas être possible d'ajouter automatiquement des points de test à chaque segment de la ligne. Bien entendu, il est nécessaire de renseigner manuellement les places à tester.
14. L'ajout de points de test affectera-t-il la qualité des signaux à grande vitesse ?
Quant à savoir si cela affectera la qualité du signal, cela dépend de la manière d'ajouter des points de test et de la vitesse du signal. Fondamentalement, des points de test supplémentaires (n'utilisant pas le via ou la broche DIP existante comme points de test) peuvent être ajoutés à la ligne ou retirés de la ligne. Le premier équivaut à ajouter un petit condensateur en ligne, tandis que le second est une branche supplémentaire.
Ces deux situations affecteront plus ou moins le signal à grande vitesse, et le degré d'influence est lié à la vitesse de fréquence du signal et à la vitesse de front du signal (taux de bord). L'ampleur de l'impact peut être connue grâce à la simulation. En principe, plus le point de test est petit, mieux c'est (bien entendu, il doit également répondre aux exigences de l'équipement de test). Plus la branche est courte, mieux c'est.
15. Plusieurs PCB forment un système, comment les fils de terre entre les cartes doivent-ils être connectés ?
Lorsque le signal ou l'alimentation entre les différentes cartes PCB est connecté les unes aux autres, par exemple, la carte A a de l'alimentation ou des signaux envoyés à la carte B, il doit y avoir une quantité égale de courant circulant de la couche de terre vers la carte A (c'est Loi Kirchoff actuelle).
Le courant sur cette formation trouvera l'endroit de moindre résistance pour refluer. Par conséquent, le nombre de broches affectées au plan de masse ne doit pas être trop petit à chaque interface, qu'il s'agisse d'une alimentation ou d'un signal, afin de réduire l'impédance, ce qui peut réduire le bruit sur le plan de masse.
De plus, il est également possible d'analyser l'ensemble de la boucle de courant, en particulier la partie avec un courant important, et d'ajuster la méthode de connexion de la formation ou du fil de terre pour contrôler le flux de courant (par exemple, créer une faible impédance quelque part, de sorte que la plupart du courant provient de ces endroits), réduire l'impact sur d'autres signaux plus sensibles.
16. Pouvez-vous présenter des livres techniques et des données étrangers sur la conception de PCB à grande vitesse ?
Désormais, les circuits numériques à haut débit sont utilisés dans des domaines connexes tels que les réseaux de communication et les calculatrices. En termes de réseaux de communication, la fréquence de fonctionnement de la carte PCB a atteint le GHz et le nombre de couches empilées atteint jusqu'à 40 couches à ma connaissance.
Les applications liées aux calculatrices sont également dues aux progrès des puces. Qu'il s'agisse d'un PC général ou d'un serveur (Serveur), la fréquence maximale de fonctionnement sur la carte a également atteint 400 MHz (comme Rambus).
En réponse aux exigences de routage à grande vitesse et à haute densité, la demande de vias borgnes/enterrés, de microvias et de technologies de processus de reconstitution augmente progressivement. Ces exigences de conception sont disponibles pour la production en série par les fabricants.
17. Deux formules d'impédance caractéristique fréquemment référencées :
Ligne microruban (microruban) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] où W est la largeur de la ligne, T est l'épaisseur de cuivre de la trace et H est La distance entre la trace et le plan de référence, Er est la constante diélectrique du matériau PCB (constante diélectrique). Cette formule ne peut être appliquée que lorsque 0,1≤(W/H)≤2,0 et 1≤(Er)≤15.
Stripline (stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} où, H est la distance entre les deux plans de référence, et la trace est située au milieu de les deux plans de référence . Cette formule ne peut être appliquée que lorsque W/H≤0,35 et T/H≤0,25.
18. Un fil de terre peut-il être ajouté au milieu de la ligne de signal différentiel ?
Généralement, le fil de terre ne peut pas être ajouté au milieu du signal différentiel. Parce que le point le plus important du principe d'application des signaux différentiels est de profiter des avantages apportés par le couplage mutuel (couplage) entre les signaux différentiels, tels que l'annulation du flux, l'immunité au bruit, etc. Si un fil de terre est ajouté au milieu, l'effet de couplage sera détruit.
19. La conception de cartes rigides-flexibles nécessite-t-elle un logiciel et des spécifications de conception spéciaux ?
Le circuit imprimé flexible (FPC) peut être conçu avec un logiciel général de conception de PCB. Utilisez également le format Gerber pour produire pour les fabricants de FPC.
20. Quel est le principe de sélection correcte du point de mise à la terre du PCB et du boîtier ?
Le principe de sélection du point de terre du PCB et de la coque est d'utiliser la masse du châssis pour fournir un chemin à faible impédance pour le courant de retour (courant de retour) et contrôler le chemin du courant de retour. Par exemple, généralement à proximité du dispositif haute fréquence ou du générateur d'horloge, la couche de masse du PCB peut être reliée à la masse du châssis par des vis de fixation pour minimiser la surface de toute la boucle de courant, réduisant ainsi le rayonnement électromagnétique.
21. Par quels aspects devrions-nous commencer pour le DEBUG des circuits imprimés ?
En ce qui concerne les circuits numériques, déterminez d'abord trois choses dans l'ordre :
1. Vérifiez que toutes les valeurs d'approvisionnement sont dimensionnées pour la conception. Certains systèmes dotés de plusieurs alimentations peuvent nécessiter certaines spécifications concernant l'ordre et la vitesse de certaines alimentations.
2. Vérifiez que toutes les fréquences du signal d'horloge fonctionnent correctement et qu'il n'y a aucun problème non monotone sur les fronts du signal.
3. Confirmez si le signal de réinitialisation répond aux exigences des spécifications. Si tout cela est normal, la puce doit envoyer le signal du premier cycle (cycle). Ensuite, déboguez selon le principe de fonctionnement du système et le protocole de bus.
22. Lorsque la taille du circuit imprimé est fixe, si davantage de fonctions doivent être prises en compte dans la conception, il est souvent nécessaire d'augmenter la densité des traces du PCB, mais cela peut conduire à une interférence mutuelle accrue des traces, et à en même temps, les traces sont trop fines pour augmenter l'impédance. Il ne peut pas être abaissé, s'il vous plaît, les experts présentent les compétences en matière de conception de PCB haute densité à grande vitesse (≥ 100 MHz) ?
Lors de la conception de PCB haute vitesse et haute densité, les interférences diaphoniques doivent faire l'objet d'une attention particulière car elles ont un impact important sur la synchronisation et l'intégrité du signal.
Voici quelques éléments auxquels il faut prêter attention :
Contrôlez la continuité et l'adaptation de l'impédance caractéristique de la trace.
La taille de l’espacement des traces. Généralement, l’espacement souvent observé est le double de la largeur de la ligne. L'impact de l'espacement des traces sur la synchronisation et l'intégrité du signal peut être connu grâce à la simulation, et l'espacement minimum tolérable peut être trouvé. Les résultats peuvent varier d’une puce à l’autre.
Choisissez la méthode de résiliation appropriée.
Évitez la même direction des traces sur les couches adjacentes supérieure et inférieure, voire même le chevauchement des traces supérieure et inférieure, car ce type de diaphonie est supérieur à celui des traces adjacentes sur la même couche.
Utilisez des vias aveugles/enterrés pour augmenter la zone de trace. Mais le coût de fabrication des cartes PCB va augmenter. Il est en effet difficile d’obtenir un parallélisme complet et une longueur égale dans la mise en œuvre réelle, mais il est néanmoins nécessaire de le faire autant que possible.
De plus, la terminaison différentielle et la terminaison en mode commun peuvent être réservées pour atténuer l'impact sur la synchronisation et l'intégrité du signal.
23. Le filtre de l'alimentation analogique est souvent un circuit LC. Mais pourquoi parfois les filtres LC sont moins efficaces que les filtres RC ?
La comparaison des effets des filtres LC et RC doit déterminer si la bande de fréquence à filtrer et la sélection de la valeur d'inductance sont appropriées. Parce que la réactance inductive (réactance) de l'inducteur est liée à la valeur de l'inductance et à la fréquence.
Si la fréquence de bruit de l'alimentation est faible et que la valeur d'inductance n'est pas suffisamment grande, l'effet de filtrage peut ne pas être aussi bon que RC. Cependant, le prix à payer pour l'utilisation du filtrage RC est que la résistance elle-même dissipe la puissance, est moins efficace et fait attention à la quantité de puissance que la résistance sélectionnée peut gérer.
24. Quelle est la méthode de sélection de la valeur d'inductance et de capacité lors du filtrage ?
En plus de la fréquence de bruit que vous souhaitez filtrer, la sélection de la valeur de l'inductance prend également en compte la capacité de réponse du courant instantané. Si la borne de sortie du LC a la possibilité de produire instantanément un courant important, une valeur d'inductance trop élevée entravera la vitesse du courant important circulant à travers l'inducteur et augmentera le bruit d'ondulation. La valeur de capacité est liée à la taille de la valeur de spécification du bruit d'ondulation qui peut être tolérée.
Plus la valeur requise du bruit d’ondulation est faible, plus la valeur du condensateur est élevée. L'ESR/ESL du condensateur aura également un impact. De plus, si le LC est placé en sortie d'une puissance de régulation à découpage, il faut également faire attention à l'influence du pôle/zéro généré par le LC sur la stabilité de la boucle d'asservissement à contre-réaction négative. .
25. Comment répondre autant que possible aux exigences CEM sans entraîner trop de pression sur les coûts ?
L'augmentation du coût due à la CEM sur le PCB est généralement due à l'augmentation du nombre de couches de masse pour améliorer l'effet de blindage et à l'ajout de billes de ferrite, de selfs et d'autres dispositifs de suppression d'harmoniques haute fréquence. De plus, il est généralement nécessaire de coopérer avec des structures de blindage sur d'autres mécanismes pour que l'ensemble du système satisfasse aux exigences CEM. Voici quelques conseils de conception de cartes PCB pour réduire l'effet du rayonnement électromagnétique généré par le circuit.
Choisissez autant que possible un appareil avec une vitesse de balayage plus lente pour réduire les composantes haute fréquence générées par le signal.
Faites attention au placement des composants haute fréquence, pas trop près des connecteurs externes.
Faites attention à l'adaptation d'impédance des signaux à grande vitesse, à la couche de câblage et à son chemin de courant de retour (chemin de courant de retour) pour réduire la réflexion et le rayonnement haute fréquence.
Placez des condensateurs de découplage suffisants et appropriés sur les broches d'alimentation de chaque appareil pour modérer le bruit sur les plans d'alimentation et de masse. Portez une attention particulière à savoir si la réponse en fréquence et les caractéristiques de température du condensateur répondent aux exigences de conception.
La terre près du connecteur externe peut être correctement séparée de la formation, et la terre du connecteur doit être connectée à la terre du châssis à proximité.
Utilisez de manière appropriée des traces de garde au sol/shunt à côté de certains signaux particulièrement rapides. Mais faites attention à l'effet des traces de garde/shunt sur l'impédance caractéristique de la trace.
La couche de puissance est à 20H vers l'intérieur de la formation, et H est la distance entre la couche de puissance et la formation.
26. Lorsqu'il y a plusieurs blocs fonctionnels numériques/analogiques dans une carte PCB, la pratique courante consiste à séparer la masse numérique/analogique. Quelle est la raison ?
La raison de la séparation de la masse numérique/analogique est que le circuit numérique générera du bruit sur l'alimentation et la masse lors de la commutation entre les potentiels haut et bas. L'ampleur du bruit est liée à la vitesse du signal et à l'ampleur du courant. Si le plan de masse n'est pas divisé et que le bruit généré par le circuit dans la zone numérique est important et que le circuit dans la zone analogique est très proche, alors même si les signaux numériques et analogiques ne se croisent pas, le signal analogique sera toujours perturbé. par le bruit du sol. C'est-à-dire que la méthode consistant à ne pas diviser les masses numériques et analogiques ne peut être utilisée que lorsque la zone du circuit analogique est éloignée de la zone du circuit numérique qui génère un bruit important.
27. Une autre approche consiste à garantir que la disposition séparée numérique/analogique et les lignes de signaux numériques/analogiques ne se croisent pas, que l'ensemble de la carte PCB n'est pas divisé et que la masse numérique/analogique est connectée à ce plan de masse. À quoi ça sert ?
L'exigence selon laquelle les traces du signal numérique-analogique ne peuvent pas se croiser est due au fait que le chemin du courant de retour (chemin du courant de retour) du signal numérique légèrement plus rapide tentera de revenir à la source du signal numérique le long du sol près du bas de la trace. croix, le bruit généré par le courant de retour apparaîtra dans la zone du circuit analogique.
28. Comment prendre en compte le problème d'adaptation d'impédance lors de la conception du diagramme schématique de la conception de PCB à grande vitesse ?
Lors de la conception de circuits PCB à grande vitesse, l'adaptation d'impédance est l'un des éléments de conception. La valeur d'impédance a une relation absolue avec la méthode de routage, comme la marche sur la couche de surface (microruban) ou la couche interne (stripline/double stripline), la distance par rapport à la couche de référence (couche d'alimentation ou couche de terre), la largeur de trace, le PCB matériau, etc. Les deux affecteront la valeur d’impédance caractéristique de la trace.
C'est-à-dire que la valeur de l'impédance ne peut être déterminée qu'après le câblage. Les logiciels de simulation généraux ne seront pas en mesure de prendre en compte certaines conditions de câblage à impédance discontinue en raison des limites du modèle de ligne ou de l'algorithme mathématique utilisé. À l'heure actuelle, seuls certains terminateurs (terminaisons), tels que les résistances série, peuvent être réservés sur le diagramme schématique. pour atténuer l'effet des discontinuités d'impédance de trace. La véritable solution fondamentale au problème consiste à essayer d’éviter les discontinuités d’impédance lors du câblage.
29. Où puis-je fournir une bibliothèque de modèles IBIS plus précise ?
La précision du modèle IBIS affecte directement les résultats de la simulation. Fondamentalement, IBIS peut être considéré comme les données caractéristiques électriques du circuit équivalent du tampon d'E/S de la puce réelle, qui peuvent généralement être obtenues en convertissant le modèle SPICE, et les données de SPICE ont une relation absolue avec la fabrication de la puce, donc le même appareil est fourni par différents fabricants de puces. Les données dans SPICE sont différentes et les données dans le modèle IBIS converti seront également différentes en conséquence.
Autrement dit, si les appareils du fabricant A sont utilisés, eux seuls ont la capacité de fournir des données de modèle précises de leurs appareils, car personne d'autre ne sait mieux qu'eux de quel processus sont faits leurs appareils. Si l’IBIS fourni par le constructeur est inexact, la seule solution est de demander continuellement au constructeur de s’améliorer.
30. Lors de la conception de PCB à grande vitesse, sous quels aspects les concepteurs doivent-ils prendre en compte les règles de CEM et d'EMI ?
En général, la conception EMI/EMC doit prendre en compte à la fois les aspects rayonnés et conduits. Le premier appartient à la partie fréquence supérieure (≥30 MHz) et le second appartient à la partie fréquence inférieure (≤30 MHz).
Vous ne pouvez donc pas simplement prêter attention à la haute fréquence et ignorer la partie basse fréquence. Une bonne conception EMI/EMC doit prendre en compte la position de l'appareil, la disposition de la pile PCB, le mode de connexions importantes, la sélection de l'appareil, etc. au début de la configuration. S'il n'y a pas de meilleur arrangement à l'avance, le problème peut être résolu par la suite. Cela obtiendra deux fois le résultat avec la moitié de l'effort et augmentera le coût.
Par exemple, la position du générateur d'horloge ne doit pas être autant que possible proche du connecteur externe, le signal à grande vitesse doit aller autant que possible vers la couche interne et faire attention à la continuité de l'adaptation d'impédance caractéristique et du couche de référence pour réduire la réflexion, et la pente (taux de balayage) du signal poussé par l'appareil doit être aussi petite que possible pour réduire le niveau élevé. Lors de la sélection d'un condensateur de découplage/dérivation, faites attention à savoir si sa réponse en fréquence répond aux exigences de réduction bruit d'avion électrique.
De plus, faites attention au chemin de retour du courant du signal haute fréquence pour rendre la zone de boucle aussi petite que possible (c'est-à-dire que l'impédance de la boucle est aussi petite que possible) afin de réduire le rayonnement. Il est également possible de contrôler la portée du bruit haute fréquence en divisant la formation. Enfin, sélectionnez correctement le point de mise à la terre du PCB et du boîtier (masse du châssis).
31. Comment choisir les outils EDA ?
Dans les logiciels de conception de circuits imprimés actuels, l’analyse thermique n’est pas un point fort, il n’est donc pas recommandé de l’utiliser. Pour les autres fonctions 1.3.4, vous pouvez choisir PADS ou Cadence, et le rapport performance et prix est bon. Les débutants en conception PLD peuvent utiliser l'environnement intégré fourni par les fabricants de puces PLD, et des outils monopoints peuvent être utilisés lors de la conception de plus d'un million de portes.
32. Veuillez recommander un logiciel EDA adapté au traitement et à la transmission du signal à grande vitesse.
Pour la conception de circuits conventionnels, le PADS d'INNOVEDA est très bon, et il existe des logiciels de simulation correspondants, et ce type de conception représente souvent 70 % des applications. Pour la conception de circuits à grande vitesse, de circuits mixtes analogiques et numériques, la solution Cadence doit être un logiciel offrant de meilleures performances et un meilleur prix. Bien entendu, les performances de Mentor restent très bonnes, notamment sa gestion du processus de conception devrait être la meilleure.
33. Explication de la signification de chaque couche de carte PCB
Topoverlay —- le nom du périphérique de niveau supérieur, également appelé sérigraphie supérieure ou légende des composants supérieurs, tel que R1 C5,
IC10.bottomoverlay–de même multicouche—–Si vous concevez une carte à 4 couches, vous placez un pad libre ou via, définissez-le comme multilay, puis son pad apparaîtra automatiquement sur les 4 couches, si vous le définissez uniquement comme couche supérieure, alors son pad n'apparaîtra que sur la couche supérieure.
34. À quels aspects faut-il prêter attention lors de la conception, du routage et de la disposition des PCB haute fréquence au-dessus de 2G ?
Les PCB haute fréquence supérieurs à 2G appartiennent à la conception de circuits radiofréquence et n'entrent pas dans le cadre de la discussion sur la conception de circuits numériques à grande vitesse. La disposition et le routage du circuit RF doivent être pris en compte avec le diagramme schématique, car la disposition et le routage entraîneront des effets de distribution.
De plus, certains dispositifs passifs dans la conception de circuits RF sont réalisés grâce à une définition paramétrique et une feuille de cuivre de forme spéciale. Par conséquent, les outils EDA sont nécessaires pour fournir des dispositifs paramétriques et éditer des feuilles de cuivre de forme spéciale.
La boardstation de Mentor dispose d'un module de conception RF dédié qui répond à ces exigences. De plus, la conception générale des radiofréquences nécessite des outils spéciaux d'analyse de circuits radiofréquences, le plus célèbre de l'industrie étant l'eesoft d'Agilent, qui possède une bonne interface avec les outils de Mentor.
35. Pour la conception de PCB haute fréquence supérieure à 2G, quelles règles la conception microruban doit-elle suivre ?
Pour la conception de lignes microruban RF, il est nécessaire d’utiliser des outils d’analyse de champ 3D pour extraire les paramètres des lignes de transmission. Toutes les règles doivent être spécifiées dans cet outil d'extraction de champs.
36. Pour un PCB avec tous les signaux numériques, il y a une source d'horloge de 80 MHz sur la carte. En plus d'utiliser un treillis métallique (mise à la terre), quel type de circuit doit être utilisé pour la protection afin de garantir une capacité de conduite suffisante ?
Pour garantir la capacité de pilotage de l’horloge, celle-ci ne doit pas être réalisée via une protection. Généralement, l’horloge est utilisée pour piloter la puce. La préoccupation générale concernant la capacité du lecteur d'horloge est provoquée par de multiples charges d'horloge. Une puce de pilote d'horloge est utilisée pour convertir un signal d'horloge en plusieurs, et une connexion point à point est adoptée. Lors de la sélection de la puce du pilote, en plus de s'assurer qu'elle correspond fondamentalement à la charge et que le front du signal répond aux exigences (généralement, l'horloge est un signal efficace sur le front), lors du calcul de la synchronisation du système, le retard de l'horloge dans le pilote la puce doit être prise en compte.
37. Si une carte de signal d'horloge distincte est utilisée, quel type d'interface est généralement utilisé pour garantir que la transmission du signal d'horloge est moins affectée ?
Plus le signal d'horloge est court, plus l'effet de ligne de transmission est faible. L'utilisation d'une carte de signal d'horloge séparée augmentera la longueur de routage du signal. Et l’alimentation au sol de la carte pose également problème. Pour la transmission longue distance, il est recommandé d'utiliser des signaux différentiels. La taille L peut répondre aux exigences de capacité du disque, mais votre horloge n'est pas trop rapide, ce n'est pas nécessaire.
38, 27M, ligne d'horloge SDRAM (80M-90M), les deuxième et troisième harmoniques de ces lignes d'horloge sont juste dans la bande VHF, et l'interférence est très importante après l'entrée de la haute fréquence depuis l'extrémité de réception. En plus de raccourcir la longueur de la ligne, quels autres bons moyens ?
Si la troisième harmonique est grande et la deuxième harmonique est petite, cela peut être dû au fait que le rapport cyclique du signal est de 50 %, car dans ce cas, le signal n'a pas d'harmoniques paires. A ce moment, il est nécessaire de modifier le rapport cyclique du signal. De plus, si le signal d'horloge est unidirectionnel, la correspondance source-extrémité-série est généralement utilisée. Cela supprime les réflexions secondaires sans affecter la fréquence de front d'horloge. La valeur correspondante à l'extrémité source peut être obtenue en utilisant la formule de la figure ci-dessous.
39. Quelle est la topologie du câblage ?
Topologie, certaines sont également appelées ordre de routage. Pour l'ordre de câblage du réseau connecté multi-ports.
40. Comment ajuster la topologie du câblage pour améliorer l'intégrité du signal ?
Ce type de direction du signal réseau est plus compliqué, car pour les signaux unidirectionnels, bidirectionnels et les signaux de différents niveaux, la topologie a des influences différentes et il est difficile de dire quelle topologie est bénéfique pour la qualité du signal. De plus, lors de la pré-simulation, la topologie à utiliser est très exigeante pour les ingénieurs et nécessite une compréhension des principes des circuits, des types de signaux et même des difficultés de câblage.
41. Comment réduire les problèmes EMI en organisant l'empilement ?
Tout d'abord, les EMI doivent être prises en compte dans le système, et le PCB à lui seul ne peut pas résoudre le problème. Pour EMI, je pense que l'empilement vise principalement à fournir le chemin de retour du signal le plus court, à réduire la zone de couplage et à supprimer les interférences en mode différentiel. De plus, la couche de terre et la couche de puissance sont étroitement couplées et l'extension est convenablement plus grande que la couche de puissance, ce qui est utile pour supprimer les interférences de mode commun.
42. Pourquoi le cuivre est-il posé ?
En général, il existe plusieurs raisons de poser du cuivre.
1. CEM. Pour le cuivre de terre ou d'alimentation de grande surface, il jouera un rôle de blindage, et certains spéciaux, tels que le PGND, joueront un rôle de protection.
2. Exigences du processus PCB. Généralement, afin de garantir l'effet de galvanoplastie ou de stratification sans déformation, le cuivre est posé sur la couche PCB avec moins de câblage.
3. Les exigences d'intégrité du signal donnent aux signaux numériques haute fréquence un chemin de retour complet et réduisent le câblage du réseau cc. Bien sûr, il existe également des raisons de dissipation de la chaleur, l'installation d'appareils spéciaux nécessite une pose de cuivre, etc.
43. Dans un système, dsp et pld sont inclus, à quels problèmes faut-il prêter attention lors du câblage ?
Regardez le rapport entre votre débit de signal et la longueur du câblage. Si le retard du signal sur la ligne de transmission est comparable au temps du front de changement de signal, le problème d'intégrité du signal doit être pris en compte. De plus, pour plusieurs DSP, la topologie de routage des signaux d'horloge et de données affectera également la qualité et la synchronisation du signal, ce qui nécessite une attention particulière.
44. En plus du câblage de l'outil Protel, existe-t-il d'autres bons outils ?
Quant aux outils, en plus de PROTEL, il existe de nombreux outils de câblage, tels que les séries WG2000, EN2000 et powerpcb de MENTOR, l'allegro de Cadence, le cadstar de zuken, le cr5000, etc., chacun avec ses propres atouts.
45. Qu'est-ce que le « chemin de retour du signal » ?
Chemin de retour du signal, c'est-à-dire courant de retour. Lorsqu'un signal numérique à grande vitesse est transmis, le signal circule du pilote le long de la ligne de transmission PCB jusqu'à la charge, puis la charge retourne à l'extrémité du pilote le long du sol ou de l'alimentation électrique par le chemin le plus court.
Ce signal de retour à la terre ou à l'alimentation est appelé chemin de retour du signal. Le Dr Johnson a expliqué dans son livre que la transmission de signaux haute fréquence est en fait un processus de charge de la capacité diélectrique prise en sandwich entre la ligne de transmission et la couche CC. Ce que SI analyse, ce sont les propriétés électromagnétiques de cette enceinte et le couplage entre elles.
46. Comment réaliser une analyse SI sur les connecteurs ?
Dans la spécification IBIS3.2, il existe une description du modèle de connecteur. Utilisez généralement le modèle EBD. S'il s'agit d'une carte spéciale, telle qu'un fond de panier, un modèle SPICE est requis. Vous pouvez également utiliser un logiciel de simulation multi-cartes (HYPERLYNX ou IS_multiboard). Lors de la construction d'un système multicarte, saisissez les paramètres de distribution des connecteurs, qui sont généralement obtenus à partir du manuel du connecteur. Bien entendu, cette méthode ne sera pas assez précise, mais tant qu’elle reste dans la plage acceptable.
47. Quelles sont les modalités de résiliation ?
Terminaison (terminal), également appelée correspondance. Généralement, selon la position de correspondance, elle est divisée en correspondance d'extrémité active et correspondance de terminal. Parmi eux, l'adaptation des sources est généralement une adaptation en série de résistances, et l'adaptation des bornes est généralement une adaptation parallèle. Il existe de nombreuses façons, notamment l'extraction de résistance, l'abaissement de résistance, l'adaptation Thevenin, l'adaptation CA et l'adaptation de diode Schottky.
48. Quels facteurs déterminent le mode de résiliation (matching) ?
La méthode de correspondance est généralement déterminée par les caractéristiques du BUFFER, les conditions topologiques, les types de niveaux et les méthodes de jugement, et le cycle de service du signal et la consommation électrique du système doivent également être pris en compte.
49. Quelles sont les règles relatives au mode de résiliation (matching) ?
Le problème le plus critique dans les circuits numériques est le problème de synchronisation. Le but de l'ajout d'une correspondance est d'améliorer la qualité du signal et d'obtenir un signal déterminable au moment du jugement. Pour les signaux efficaces en niveau, la qualité du signal est stable dans le but d'assurer l'établissement et le temps de maintien ; pour les signaux efficaces retardés, dans le but d'assurer la monotonie du retard du signal, la vitesse de retard du changement de signal répond aux exigences. Il existe des informations sur la correspondance dans le manuel du produit Mentor ICX.
De plus, « High Speed Digital design a handbook of blackmagic » comporte un chapitre dédié au terminal, qui décrit le rôle de la correspondance sur l'intégrité du signal à partir du principe des ondes électromagnétiques, qui peut être utilisé comme référence.
50. Puis-je utiliser le modèle IBIS de l'appareil pour simuler la fonction logique de l'appareil ? Si ce n'est pas le cas, comment effectuer des simulations du circuit au niveau de la carte et du système ?
Les modèles IBIS sont des modèles de niveau comportemental et ne peuvent pas être utilisés pour la simulation fonctionnelle. Pour la simulation fonctionnelle, des modèles SPICE ou d'autres modèles de niveau structurel sont requis.
51. Dans un système où coexistent numérique et analogique, il existe deux méthodes de traitement. La première consiste à séparer la masse numérique de la masse analogique. Les perles sont connectées, mais l'alimentation n'est pas séparée ; l'autre est que l'alimentation analogique et l'alimentation numérique sont séparées et connectées à FB, et la terre est une terre unifiée. Je voudrais demander à M. Li, si l'effet de ces deux méthodes est le même ?
Il faut dire que c'est pareil dans le principe. Parce que la puissance et la masse sont équivalentes aux signaux haute fréquence.
Le but de la distinction entre les parties analogiques et numériques est l'anti-interférence, principalement l'interférence des circuits numériques avec les circuits analogiques. Cependant, la segmentation peut entraîner un chemin de retour de signal incomplet, affectant la qualité du signal numérique et affectant la qualité CEM du système.
Par conséquent, quel que soit le plan divisé, cela dépend si le chemin de retour du signal est élargi et dans quelle mesure le signal de retour interfère avec le signal de fonctionnement normal. Il existe désormais également des conceptions mixtes, indépendamment de l'alimentation électrique et de la terre, lors de la disposition, séparez la disposition et le câblage en fonction de la partie numérique et de la partie analogique pour éviter les signaux interrégionaux.
52. Règles de sécurité : quelles sont les significations spécifiques de FCC et EMC ?
FCC : commission fédérale des communications Commission américaine des communications
CEM : compatibilité électromagnétique compatibilité électromagnétique
FCC est une organisation de normalisation, EMC est une norme. Il existe des raisons, des normes et des méthodes de test correspondantes pour la promulgation de normes.
53. Qu'est-ce que la distribution différentielle ?
Les signaux différentiels, dont certains sont également appelés signaux différentiels, utilisent deux signaux identiques de polarité opposée pour transmettre un canal de données et s'appuient sur la différence de niveau des deux signaux pour le jugement. Afin de garantir que les deux signaux sont totalement cohérents, ils doivent être maintenus en parallèle pendant le câblage, et la largeur et l'espacement des lignes restent inchangés.
54. Que sont les logiciels de simulation de PCB ?
Il existe de nombreux types de simulation, les logiciels d'analyse de simulation (SI) d'analyse de l'intégrité du signal de circuit numérique à grande vitesse sont couramment utilisés : icx, signalvision, hyperlynx, XTK, spectraquest, etc. Certains utilisent également Hspice.
55. Comment le logiciel de simulation de PCB effectue-t-il la simulation de LAYOUT ?
Dans les circuits numériques à grande vitesse, afin d'améliorer la qualité du signal et de réduire la difficulté de câblage, des cartes multicouches sont généralement utilisées pour attribuer des couches de puissance et des couches de masse spéciales.
56. Comment gérer la disposition et le câblage pour assurer la stabilité des signaux au-dessus de 50 M
La clé du câblage de signaux numériques à grande vitesse est de réduire l’impact des lignes de transmission sur la qualité du signal. Par conséquent, la disposition des signaux à grande vitesse au-dessus de 100 M nécessite que les traces du signal soient aussi courtes que possible. Dans les circuits numériques, les signaux à grande vitesse sont définis par le temps de retard de montée du signal. De plus, différents types de signaux (tels que TTL, GTL, LVTTL) ont différentes méthodes pour garantir la qualité du signal.
57. La partie RF de l'unité extérieure, la partie fréquence intermédiaire et même la partie circuit basse fréquence qui surveille l'unité extérieure sont souvent déployées sur le même PCB. Quelles sont les exigences relatives au matériau d'un tel PCB ? Comment éviter que les circuits RF, FI et même basse fréquence n'interfèrent les uns avec les autres ?
La conception de circuits hybrides est un gros problème. Il est difficile d'avoir une solution parfaite.
Généralement, le circuit radiofréquence est disposé et câblé comme une carte unique indépendante dans le système, et il existe même une cavité de blindage spéciale. De plus, le circuit RF est généralement simple face ou double face, et le circuit est relativement simple, tout cela vise à réduire l'impact sur les paramètres de distribution du circuit RF et à améliorer la cohérence du système RF.
Par rapport au matériau FR4 général, les cartes de circuits imprimés RF ont tendance à utiliser des substrats à Q élevé. La constante diélectrique de ce matériau est relativement faible, la capacité distribuée de la ligne de transmission est faible, l'impédance est élevée et le retard de transmission du signal est faible. Dans la conception de circuits hybrides, bien que les circuits RF et numériques soient construits sur le même PCB, ils sont généralement divisés en zone de circuit RF et zone de circuit numérique, qui sont disposées et câblées séparément. Utilisez des vias de terre et des boîtiers de blindage entre eux.
58. Pour la partie RF, la partie fréquence intermédiaire et la partie circuit basse fréquence sont déployées sur le même PCB, quelle solution mentor a-t-il ?
Le logiciel de conception de systèmes au niveau carte de Mentor, en plus des fonctions de conception de circuits de base, dispose également d'un module de conception RF dédié. Dans le module de conception schématique RF, un modèle de dispositif paramétré est fourni et une interface bidirectionnelle avec des outils d'analyse et de simulation de circuits RF tels que EESOFT ; dans le module RF LAYOUT, une fonction d'édition de modèle spécialement utilisée pour la disposition et le câblage des circuits RF est fournie, et il existe également un L'interface bidirectionnelle des outils d'analyse et de simulation de circuits RF tels que EESOFT peut inverser l'étiquetage des résultats de l'analyse et simulation au diagramme schématique et au PCB.
Dans le même temps, grâce à la fonction de gestion de la conception du logiciel Mentor, la réutilisation de la conception, la dérivation de la conception et la conception collaborative peuvent être facilement réalisées. Accélérez considérablement le processus de conception de circuits hybrides. La carte de téléphone mobile est une conception de circuit mixte typique, et de nombreux grands fabricants de conception de téléphones mobiles utilisent Mentor plus eesoft d'Angelon comme plate-forme de conception.
59. Quelle est la structure des produits de Mentor ?
Les outils PCB de Mentor Graphics incluent les séries WG (anciennement veribest) et Enterprise (boardstation).
60. Comment le logiciel de conception de PCB de Mentor prend-il en charge les packages BGA, PGA, COB et autres ?
Le RE automatique de Mentor, développé à la suite de l'acquisition de Veribest, est le premier routeur sans grille à n'importe quel angle du secteur. Comme nous le savons tous, pour les réseaux à billes, les dispositifs COB, les routeurs sans grille et à n'importe quel angle sont la clé pour résoudre le taux de routage. Dans le dernier RE autoactif, des fonctions telles que pousser des vias, une feuille de cuivre, REROUTE, etc. ont été ajoutées pour le rendre plus pratique à appliquer. De plus, il prend en charge le routage à grande vitesse, notamment le routage des signaux et le routage des paires différentielles avec des exigences de délai.
61. Comment le logiciel de conception de circuits imprimés de Mentor gère-t-il les paires de lignes différentielles ?
Une fois que le logiciel Mentor a défini les propriétés de la paire différentielle, les deux paires différentielles peuvent être acheminées ensemble et la largeur, l'espacement et la longueur des lignes de la paire différentielle sont strictement garantis. Ils peuvent être séparés automatiquement lorsqu'ils rencontrent des obstacles, et la méthode via peut être sélectionnée lors du changement de couche.
62. Sur une carte PCB à 12 couches, il y a trois couches d'alimentation 2,2 V, 3,3 V, 5 V, et chacune des trois alimentations est sur une couche. Comment gérer le fil de terre ?
D'une manière générale, les trois alimentations sont respectivement disposées au troisième étage, ce qui est meilleur pour la qualité du signal. Parce qu’il est peu probable que le signal soit réparti entre les couches planes. La segmentation croisée est un facteur critique affectant la qualité du signal et généralement ignoré par les logiciels de simulation. Pour les plans de puissance et les plans de masse, c'est équivalent pour les signaux haute fréquence. En pratique, en plus de prendre en compte la qualité du signal, le couplage du plan de puissance (en utilisant le plan de masse adjacent pour réduire l'impédance CA du plan de puissance) et la symétrie de l'empilement sont tous des facteurs à prendre en compte.
63. Comment vérifier si le PCB répond aux exigences du processus de conception lorsqu'il quitte l'usine ?
De nombreux fabricants de PCB doivent passer un test de continuité du réseau à la mise sous tension avant que le traitement du PCB ne soit terminé afin de garantir que toutes les connexions sont correctes. Parallèlement, de plus en plus de fabricants utilisent également les tests aux rayons X pour vérifier certains défauts lors de la gravure ou du laminage.
Pour la carte finie après le traitement des correctifs, l'inspection des tests TIC est généralement utilisée, ce qui nécessite l'ajout de points de test TIC lors de la conception du PCB. En cas de problème, un appareil d'inspection spécial aux rayons X peut également être utilisé pour exclure si le défaut est dû au traitement.
64. La « protection du mécanisme » est-elle la protection du boîtier ?
Oui. Le boîtier doit être aussi étanche que possible, utiliser moins ou pas de matériaux conducteurs et être mis à la terre autant que possible.
65. Est-il nécessaire de prendre en compte le problème ESD de la puce elle-même lors de la sélection de la puce ?
Qu'il s'agisse d'un panneau double couche ou d'un panneau multicouche, la surface du sol doit être augmentée autant que possible. Lors du choix d'une puce, les caractéristiques ESD de la puce elle-même doivent être prises en compte. Ceux-ci sont généralement mentionnés dans la description de la puce, et même les performances d'une même puce provenant de différents fabricants seront différentes.
Accordez plus d'attention à la conception et considérez-la de manière plus globale, et les performances du circuit imprimé seront garanties dans une certaine mesure. Mais le problème de l'ESD peut encore apparaître, c'est pourquoi la protection de l'organisation est également très importante pour la protection de l'ESD.
66. Lors de la fabrication d'un circuit imprimé, afin de réduire les interférences, le fil de terre doit-il former une forme fermée ?
Lors de la fabrication de cartes PCB, d'une manière générale, il est nécessaire de réduire la surface de la boucle pour réduire les interférences. Lors de la pose du fil de terre, il ne doit pas être posé sous une forme fermée, mais sous une forme dendritique. La superficie de la terre.
67. Si l'émulateur utilise une seule alimentation et que la carte PCB utilise une seule alimentation, les masses des deux alimentations doivent-elles être connectées ensemble ?
Il serait préférable d'utiliser une alimentation séparée, car il n'est pas facile de provoquer des interférences entre les alimentations, mais la plupart des équipements ont des exigences spécifiques. Étant donné que l'émulateur et la carte PCB utilisent deux alimentations, je ne pense pas qu'ils devraient partager la même masse.
68. Un circuit est composé de plusieurs cartes PCB. Doivent-ils partager le terrain ?
Un circuit est constitué de plusieurs PCB, dont la plupart nécessitent une masse commune, car il n'est pas pratique d'utiliser plusieurs alimentations dans un seul circuit. Mais si vous avez des conditions spécifiques, vous pouvez utiliser une alimentation différente, bien sûr les interférences seront moindres.
69. Concevoir un produit portable avec un écran LCD et une coque métallique. Lors du test ESD, il ne peut pas passer le test ICE-1000-4-2, CONTACT ne peut passer que 1 100 V et AIR peut passer 6 000 V. Dans le test de couplage ESD, l'horizontal ne peut passer que 3 000 V et le vertical peut passer 4 000 V. La fréquence du processeur est de 33 MHz. Existe-t-il un moyen de réussir le test ESD ?
Les produits portables sont des boîtiers métalliques, les problèmes ESD doivent donc être plus évidents, et les écrans LCD peuvent également présenter des phénomènes plus indésirables. S'il n'y a aucun moyen de modifier le matériau métallique existant, il est recommandé d'ajouter un matériau anti-électrique à l'intérieur du mécanisme pour renforcer la masse du PCB, et en même temps de trouver un moyen de mettre l'écran LCD à la terre. Bien entendu, la manière d’opérer dépend de la situation spécifique.
70. Lors de la conception d'un système contenant du DSP et du PLD, quels aspects l'ESD doit-elle être prise en compte ?
En ce qui concerne le système général, les parties en contact direct avec le corps humain doivent être principalement prises en compte et une protection appropriée doit être effectuée sur le circuit et le mécanisme. Quant à l’impact de l’EDD sur le système, cela dépend de différentes situations.
Heure de publication : 19 mars 2023