PCB (placa de circuíto impreso), o nome chinés é placa de circuíto impreso, tamén coñecida como placa de circuíto impreso, é un compoñente electrónico importante, un soporte para compoñentes electrónicos e un soporte para conexións eléctricas de compoñentes electrónicos.Debido a que está feito mediante impresión electrónica, chámase placa de circuíto "impresa".
1. Como elixir a placa PCB?
A elección da placa PCB debe atopar un equilibrio entre o cumprimento dos requisitos de deseño, a produción en masa e o custo.Os requisitos de deseño conteñen compoñentes eléctricos e mecánicos.Normalmente este problema material é máis importante cando se deseñan placas PCB de moi alta velocidade (frecuencia superior a GHz).
Por exemplo, o material FR-4 que se usa habitualmente hoxe pode non ser adecuado porque a perda dieléctrica a unha frecuencia de varios GHz terá un gran impacto na atenuación do sinal.No que se refire á electricidade, cómpre prestar atención a se a constante dieléctrica (constante dieléctrica) e a perda dieléctrica son adecuadas para a frecuencia deseñada.
2. Como evitar interferencias de alta frecuencia?
A idea básica de evitar a interferencia de alta frecuencia é minimizar a interferencia dos campos electromagnéticos de sinal de alta frecuencia, que é a chamada diafonía (Crosstalk).Pode aumentar a distancia entre o sinal de alta velocidade e o sinal analóxico, ou engadir trazos de protección de terra/shunt xunto ao sinal analóxico.Tamén preste atención á interferencia de ruído da terra dixital á terra analóxica.
3. No deseño de alta velocidade, como resolver o problema de integridade do sinal?
A integridade do sinal é basicamente unha cuestión de adaptación de impedancia.Os factores que afectan a adaptación da impedancia inclúen a estrutura e a impedancia de saída da fonte de sinal, a impedancia característica da traza, as características do extremo de carga e a topoloxía da traza.A solución é confiar na terminación e axustar a topoloxía do cableado.
4. Como se realiza o método de distribución diferencial?
Hai dous puntos aos que prestar atención no cableado do par diferencial.Unha delas é que a lonxitude das dúas liñas debe ser o máis longa posible.Existen dúas formas paralelas, unha é que as dúas liñas corran na mesma capa de cableado (en paralelo) e a outra é que as dúas liñas funcionen nas capas adxacentes superior e inferior (sobre-baixo).Xeralmente, o primeiro lado a lado (lado a lado, lado a lado) úsase de moitas maneiras.
5. Para unha liña de sinal de reloxo con só un terminal de saída, como implementar o cableado diferencial?
Para usar o cableado diferencial, só ten sentido que a fonte de sinal e o receptor sexan ambos sinais diferenciais.Polo tanto, non é posible usar cableado diferencial para un sinal de reloxo cunha soa saída.
6. Pódese engadir unha resistencia coincidente entre os pares de liñas diferenciais no extremo receptor?
Normalmente engádese a resistencia coincidente entre os pares de liñas diferenciais no extremo receptor e o seu valor debe ser igual ao valor da impedancia diferencial.Deste xeito, a calidade do sinal será mellor.
7. Por que o cableado dos pares diferenciais debe ser próximo e paralelo?
O enrutamento dos pares diferenciais debe ser debidamente próximo e paralelo.A chamada proximidade propia débese a que a distancia afectará ao valor da impedancia diferencial, que é un parámetro importante para deseñar un par diferencial.A necesidade de paralelismo débese tamén á necesidade de manter a consistencia da impedancia diferencial.Se as dúas liñas están lonxe ou preto, a impedancia diferencial será inconsistente, o que afectará á integridade do sinal (integridade do sinal) e ao retardo de tempo (retardo de temporización).
8. Como tratar algúns conflitos teóricos no cableado real
Basicamente, é correcto separar o terreo analóxico/dixital.Nótese que as trazas do sinal non deben atravesar o lugar dividido (foxo) na medida do posible e que o camiño actual de retorno (camiño actual de retorno) da fonte de alimentación e do sinal non debe ser demasiado grande.
O oscilador de cristal é un circuíto analóxico de oscilación de retroalimentación positiva.Para ter un sinal de oscilación estable, debe cumprir as especificacións de ganancia e fase do bucle.Non obstante, a especificación de oscilación deste sinal analóxico é facilmente perturbada, e mesmo engadir trazos de garda de terra pode non ser capaz de illar completamente a interferencia.E se está demasiado lonxe, o ruído no plano de terra tamén afectará ao circuíto de oscilación de retroalimentación positiva.Polo tanto, a distancia entre o oscilador de cristal e o chip debe ser o máis próxima posible.
De feito, hai moitos conflitos entre o enrutamento de alta velocidade e os requisitos EMI.Pero o principio básico é que as resistencias e os capacitores ou as perlas de ferrita engadidas debido a EMI non poden facer que algunhas características eléctricas do sinal non cumpran as especificacións.Polo tanto, é mellor utilizar as técnicas de arranxo de cableado e apilado de PCB para resolver ou reducir problemas de EMI, como enrutar sinais de alta velocidade á capa interna.Finalmente, use un capacitor de resistencia ou unha perla de ferrita para reducir o dano ao sinal.
9. Como resolver a contradición entre a fiación manual e a fiación automática dos sinais de alta velocidade?
A maioría dos enrutadores automáticos do software de enrutamento máis potente agora establecen restricións para controlar o método de enrutamento e o número de vías.Os elementos de configuración das capacidades do motor de bobinado e as condicións de restrición de varias empresas EDA ás veces difiren moito.
Por exemplo, hai restricións suficientes para controlar a forma en que as serpes serpentinas poden controlarse o espazamento dos pares diferenciais, etc.Isto afectará se o método de enrutamento obtido mediante o enrutamento automático pode cumprir a idea do deseñador.
Ademais, a dificultade de axustar manualmente o cableado tamén ten unha relación absoluta coa capacidade do motor de bobinado.Por exemplo, a capacidade de empuxe dos trazos, a capacidade de empuxe das vías e mesmo a capacidade de empuxe dos trazos ao cobre, etc. Polo tanto, a solución é escoller un enrutador cunha forte capacidade de motor de bobinado.
10. Sobre os cupóns de proba.
O cupón de proba utilízase para medir se a impedancia característica do PCB producido cumpre os requisitos de deseño con TDR (Time Domain Reflectometer).Xeralmente, a impedancia a controlar ten dous casos: unha única liña e un par diferencial.Polo tanto, o ancho de liña e o espazo entre liñas (cando hai pares diferenciais) no cupón de proba deben ser os mesmos que as liñas que se deben controlar.
O máis importante é a posición do punto terrestre ao medir.Para reducir o valor de inductancia do cable de terra (conductor de terra), o lugar onde se conecta a terra a sonda TDR (sonda) adoita estar moi preto do lugar onde se mide o sinal (punta da sonda).Polo tanto, a distancia e o método entre o punto onde se mide o sinal no cupón de proba e o punto de terra Para coincidir coa sonda utilizada
11. No deseño de PCB de alta velocidade, a área en branco da capa de sinal pódese cubrir con cobre, pero como se debe distribuír o cobre de varias capas de sinal na toma de terra e na fonte de alimentación?
Xeralmente, a maior parte do cobre da zona en branco está conectado a terra.Só preste atención á distancia entre o cobre e a liña de sinal ao depositar cobre xunto á liña de sinal de alta velocidade, porque o cobre depositado reducirá un pouco a impedancia característica da traza.Tamén teña coidado de non afectar a impedancia característica doutras capas, como na estrutura dunha liña de dobre tira.
12. É posible utilizar o modelo de liña microstrip para calcular a impedancia característica da liña de sinal por riba do plano de potencia?Pódese calcular o sinal entre a potencia e o plano de terra usando o modelo de stripline?
Si, tanto o plano de potencia como o plano de terra deben considerarse como planos de referencia ao calcular a impedancia característica.Por exemplo, unha placa de catro capas: capa superior-capa de potencia-capa de terra-capa inferior.Neste momento, o modelo da impedancia característica da traza da capa superior é o modelo de liña microstrip co plano de potencia como plano de referencia.
13. En xeral, a xeración automática de puntos de proba por software en placas impresas de alta densidade pode cumprir os requisitos de proba da produción en masa?
Se os puntos de proba xerados automaticamente polo software xeral cumpren os requisitos de proba depende de que as especificacións para engadir puntos de proba cumpran os requisitos do equipo de proba.Ademais, se o cableado é demasiado denso e a especificación para engadir puntos de proba é relativamente estrita, é posible que non sexa posible engadir puntos de proba automaticamente a cada segmento da liña.Por suposto, é necesario cubrir manualmente as prazas a probar.
14. A adición de puntos de proba afectará a calidade dos sinais de alta velocidade?
En canto a se afectará á calidade do sinal, depende da forma de engadir puntos de proba e da rapidez do sinal.Basicamente, pódense engadir puntos de proba adicionais (sen utilizar o pin de vía ou DIP existente como puntos de proba) á liña ou extraerse da liña.O primeiro equivale a engadir un pequeno capacitor en liña, mentres que o segundo é unha rama adicional.
Estas dúas situacións afectarán máis ou menos ao sinal de alta velocidade, e o grao de influencia está relacionado coa velocidade de frecuencia do sinal e a taxa de borde do sinal (taxa de borde).O tamaño do impacto pódese coñecer mediante simulación.En principio, canto menor sexa o punto de proba, mellor (por suposto, tamén debe cumprir os requisitos do equipo de proba).Canto máis curta sexa a rama, mellor.
15. Varios PCB forman un sistema, como deben conectarse os cables de terra entre as placas?
Cando o sinal ou a potencia entre as distintas placas PCB están conectadas entre si, por exemplo, a placa A ten enerxía ou sinais enviados á placa B, debe haber unha cantidade igual de corrente que flúe desde a capa de terra de volta á placa A (isto é Lei actual de Kirchoff).
A corrente nesta formación atopará o lugar de menor resistencia para retroceder.Polo tanto, o número de pinos asignados ao plano de terra non debe ser demasiado pequeno en cada interface, non importa se se trata dunha fonte de alimentación ou dun sinal, para reducir a impedancia, o que pode reducir o ruído no plano de terra.
Ademais, tamén é posible analizar todo o bucle de corrente, especialmente a parte cunha corrente grande, e axustar o método de conexión da formación ou do fío de terra para controlar o fluxo de corrente (por exemplo, crear unha baixa impedancia nalgún lugar, de xeito que a maior parte da corrente flúe deste lugar), reduce o impacto noutros sinais máis sensibles.
16. Podes presentar algúns libros técnicos estranxeiros e datos sobre o deseño de PCB de alta velocidade?
Agora utilízanse circuítos dixitais de alta velocidade en campos relacionados, como redes de comunicación e calculadoras.En termos de redes de comunicación, a frecuencia de funcionamento da placa PCB alcanzou GHz, e o número de capas apiladas é de ata 40 capas que eu sei.
As aplicacións relacionadas coas calculadoras tamén se deben ao avance das fichas.Tanto se se trata dun PC xeral como dun servidor (Servidor), a frecuencia máxima de funcionamento da placa tamén alcanzou os 400MHz (como Rambus).
En resposta aos requisitos de enrutamento de alta velocidade e alta densidade, a demanda de vías cegas/enterradas, mircrovias e tecnoloxía de proceso de acumulación está aumentando gradualmente.Estes requisitos de deseño están dispoñibles para a produción en masa polos fabricantes.
17. Dúas fórmulas de impedancia característica frecuentemente referenciadas:
Liña microstrip (microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1,41)]}ln[5,98H/(0,8W+T)] onde W é o ancho da liña, T é o espesor de cobre da traza e H é A distancia dende a traza ata o plano de referencia, Er é a constante dieléctrica do material da PCB (constante dieléctrica).Esta fórmula só se pode aplicar cando 0,1≤(W/H)≤2,0 e 1≤(Er)≤15.
Stripline (stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0,67π(T+0,8W)]} onde, H é a distancia entre os dous planos de referencia, e a traza está situada no medio de os dous planos de referencia.Esta fórmula só se pode aplicar cando W/H≤0,35 e T/H≤0,25.
18. Pódese engadir un cable de terra no medio da liña de sinal diferencial?
Xeralmente, o fío de terra non se pode engadir no medio do sinal diferencial.Porque o punto máis importante do principio de aplicación dos sinais diferenciais é aproveitar os beneficios que aporta o acoplamento mutuo (acoplamento) entre sinais diferenciais, como a cancelación de fluxo, a inmunidade ao ruído, etc. Se se engade un cable de terra no medio, o efecto de acoplamento será destruído.
19. O deseño de placas flexibles ríxidas require un software e especificacións especiais de deseño?
O circuíto impreso flexible (FPC) pódese deseñar cun software xeral de deseño de PCB.Tamén use o formato Gerber para producir para os fabricantes de FPC.
20. Cal é o principio de seleccionar correctamente o punto de conexión a terra do PCB e do caso?
O principio de selección do punto de terra da PCB e da carcasa é usar a terra do chasis para proporcionar un camiño de baixa impedancia para a corrente de retorno (corrente de retorno) e controlar o camiño da corrente de retorno.Por exemplo, normalmente preto do dispositivo de alta frecuencia ou do xerador de reloxo, a capa de terra do PCB pódese conectar coa terra do chasis fixando parafusos para minimizar a área de todo o bucle de corrente, reducindo así a radiación electromagnética.
21. Con que aspectos debemos comezar para o DEBUG da placa de circuíto?
No que se refire aos circuítos dixitais, primeiro determine tres cousas en secuencia:
1. Verifique que todos os valores de subministración estean dimensionados para o deseño.Algúns sistemas con varias fontes de alimentación poden requirir determinadas especificacións para a orde e a velocidade de certas fontes de alimentación.
2. Verifique que todas as frecuencias do sinal do reloxo funcionan correctamente e que non hai problemas non monótonos nos bordos do sinal.
3. Confirme se o sinal de reinicio cumpre os requisitos da especificación.Se todo isto é normal, o chip debería enviar o sinal do primeiro ciclo (ciclo).A continuación, depure segundo o principio de funcionamento do sistema e o protocolo do bus.
22. Cando o tamaño da placa de circuíto é fixo, se hai que acomodar máis funcións no deseño, moitas veces é necesario aumentar a densidade de trazos do PCB, pero isto pode levar a unha interferencia mutua mellorada das trazas e ao mesmo tempo, os trazos son demasiado finos para aumentar a impedancia.Non se pode baixar, os expertos introducen as habilidades no deseño de PCB de alta velocidade (≥100MHz) de alta densidade?
Ao deseñar PCB de alta velocidade e alta densidade, débese prestar especial atención á interferencia de diafonía porque ten un gran impacto no tempo e na integridade do sinal.
Aquí tes algunhas cousas ás que prestar atención:
Controlar a continuidade e a correspondencia da impedancia característica da traza.
O tamaño do espazo de trazo.Xeralmente, o espazamento que adoita ver é o dobre do ancho da liña.Pódese coñecer a través da simulación o impacto do espazamento das trazas no tempo e na integridade do sinal, e pódese atopar o espazo mínimo tolerable.Os resultados poden variar de chip a chip.
Escolla o método de terminación axeitado.
Evite a mesma dirección das trazas nas capas adxacentes superior e inferior, ou incluso superpoña as trazas superior e inferior, porque este tipo de diafonía é maior que a das trazas adxacentes da mesma capa.
Use vías cegas/enterradas para aumentar a área de rastrexo.Pero o custo de fabricación da placa PCB aumentará.De feito, é difícil conseguir un paralelismo completo e unha duración igual na implementación real, pero aínda é necesario facelo o máximo posible.
Ademais, pódese reservar a terminación diferencial e a terminación en modo común para mitigar o impacto sobre o tempo e a integridade do sinal.
23. O filtro da fonte de alimentación analóxica é moitas veces un circuíto LC.Pero por que ás veces LC filtra de forma menos eficaz que RC?
A comparación dos efectos do filtro LC e RC debe considerar se a banda de frecuencia que se vai filtrar e a selección do valor de inductancia son axeitadas.Porque a reactancia indutiva (reactancia) do indutor está relacionada co valor e a frecuencia da inductancia.
Se a frecuencia do ruído da fonte de alimentación é baixa e o valor da inductancia non é o suficientemente grande, o efecto de filtrado pode non ser tan bo como RC.Non obstante, o prezo a pagar por usar o filtrado RC é que a propia resistencia disipa enerxía, é menos eficiente e presta atención á cantidade de potencia que pode soportar a resistencia seleccionada.
24. Cal é o método para seleccionar o valor de inductancia e capacitancia ao filtrar?
Ademais da frecuencia de ruído que quere filtrar, a selección do valor de inductancia tamén considera a capacidade de resposta da corrente instantánea.Se o terminal de saída do LC ten a oportunidade de emitir unha gran corrente instantáneamente, un valor de inductancia demasiado grande dificultará a velocidade da gran corrente que flúe polo indutor e aumentará o ruído de ondulación.O valor de capacitancia está relacionado co tamaño do valor de especificación do ruído ondulado que se pode tolerar.
Canto menor sexa o requisito do valor de ruído ondulado, maior será o valor do capacitor.O ESR/ESL do capacitor tamén terá un impacto.Ademais, se o LC se coloca na saída dunha potencia de regulación de conmutación, tamén é necesario prestar atención á influencia do polo/cero xerado polo LC na estabilidade do bucle de control de retroalimentación negativa..
25. Como cumprir cos requisitos EMC na medida do posible sen causar demasiada presión de custos?
O aumento do custo debido á EMC no PCB adoita ser debido ao aumento do número de capas de terra para mellorar o efecto de blindaxe e á adición de perlas de ferrita, estranguladores e outros dispositivos de supresión de harmónicos de alta frecuencia.Ademais, adoita ser necesario cooperar con estruturas de blindaxe noutros mecanismos para que todo o sistema cumpra os requisitos EMC.Os seguintes son só algúns consellos de deseño de placas PCB para reducir o efecto da radiación electromagnética xerada polo circuíto.
Escolle un dispositivo cunha velocidade de rotación máis lenta na medida do posible para reducir os compoñentes de alta frecuencia xerados polo sinal.
Preste atención á colocación de compoñentes de alta frecuencia, non moi preto dos conectores externos.
Preste atención á adaptación da impedancia dos sinais de alta velocidade, á capa de cableado e á súa ruta de retorno (vía de retorno) para reducir a reflexión e a radiación de alta frecuencia.
Coloque capacitores de desacoplamento suficientes e axeitados nos pins de alimentación de cada dispositivo para moderar o ruído nos planos de potencia e terra.Preste especial atención a se a resposta en frecuencia e as características de temperatura do capacitor cumpren os requisitos de deseño.
A terra preto do conector externo pódese separar correctamente da formación e a terra do conector debe conectarse á terra do chasis nas proximidades.
Use axeitadamente as trazas de garda de terra/shunt xunto a algúns sinais de alta velocidade.Pero preste atención ao efecto das trazas de garda/shunt na impedancia característica do trazo.
A capa de poder está 20H cara a dentro que a formación, e H é a distancia entre a capa de potencia e a formación.
26. Cando hai varios bloques de funcións dixitais/analóxicos nunha placa PCB, a práctica habitual é separar a terra dixital/analóxica.Cal é a razón?
O motivo para separar a terra dixital/analóxica é porque o circuíto dixital xerará ruído na fonte de alimentación e no chan ao cambiar entre potenciais altos e baixos.A magnitude do ruído está relacionada coa velocidade do sinal e a magnitude da corrente.Se o plano de terra non está dividido e o ruído xerado polo circuíto na área dixital é grande e o circuíto na zona analóxica está moi preto, aínda que os sinais dixitais e analóxicos non se crucen, o sinal analóxico aínda estará interferido. polo ruído do chan.É dicir, o método de non dividir os terreos dixitais e analóxicos só se pode empregar cando a zona do circuíto analóxico está moi afastada da área do circuíto dixital que xera gran ruído.
27. Outro enfoque é garantir que o deseño separado dixital / analóxico e as liñas de sinal dixital / analóxica non se cruzan, que a placa PCB non estea dividida e que o terreo dixital / analóxico estea conectado a este plano de terra.Cal é o punto?
O requisito de que as trazas de sinal dixital analóxico non poidan cruzarse débese a que o camiño de retorno da corrente (camiño da corrente de retorno) do sinal dixital un pouco máis rápido tentará fluír de volta á fonte do sinal dixital ao longo do chan preto da parte inferior da traza.cruz, o ruído xerado pola corrente de retorno aparecerá na zona do circuíto analóxico.
28. Como considerar o problema de correspondencia de impedancia ao deseñar o diagrama esquemático do deseño de PCB de alta velocidade?
Ao deseñar circuítos de PCB de alta velocidade, a correspondencia de impedancia é un dos elementos de deseño.O valor de impedancia ten unha relación absoluta co método de enrutamento, como camiñar na capa superficial (microstrip) ou na capa interna (stripline/dobre stripline), a distancia desde a capa de referencia (capa de potencia ou capa terrestre), ancho de trazo, PCB material, etc. Ambos afectarán ao valor de impedancia característico da traza.
É dicir, o valor de impedancia só se pode determinar despois do cableado.O software de simulación xeral non poderá considerar algunhas condicións de cableado con impedancia descontinua debido á limitación do modelo de liña ou do algoritmo matemático utilizado.Neste momento, só se poden reservar no diagrama esquemático algúns terminadores (terminacións), como as resistencias en serie.para mitigar o efecto das discontinuidades da impedancia de traza.A verdadeira solución fundamental ao problema é tratar de evitar a descontinuidade da impedancia ao cablear.
29. Onde podo proporcionar unha biblioteca de modelos IBIS máis precisa?
A precisión do modelo IBIS afecta directamente aos resultados da simulación.Basicamente, IBIS pódese considerar como os datos característicos eléctricos do circuíto equivalente do búfer de E/S do chip real, que xeralmente se pode obter convertendo o modelo SPICE, e os datos de SPICE teñen unha relación absoluta coa fabricación do chip, polo que o mesmo dispositivo é proporcionado por diferentes fabricantes de chips.Os datos de SPICE son diferentes e os datos do modelo IBIS convertido tamén serán diferentes en consecuencia.
É dicir, se se utilizan os dispositivos do fabricante A, só estes teñen a capacidade de proporcionar datos de modelos precisos dos seus dispositivos, porque ninguén sabe mellor ca eles de que proceso están feitos os seus dispositivos.Se o IBIS proporcionado polo fabricante é inexacto, a única solución é pedirlle continuamente ao fabricante que mellore.
30. Ao deseñar PCB de alta velocidade, desde que aspectos deberían considerar os deseñadores as regras de EMC e EMI?
En xeral, o deseño EMI/EMC debe considerar tanto os aspectos radiados como conducidos.O primeiro pertence á parte de frecuencia máis alta (≥30MHz) e o segundo pertence á parte de frecuencia máis baixa (≤30MHz).
Polo tanto, non podes só prestar atención á alta frecuencia e ignorar a parte de baixa frecuencia.Un bo deseño EMI/EMC debe ter en conta a posición do dispositivo, a disposición da pila de PCB, a forma de conexións importantes, a selección do dispositivo, etc. ao comezo do deseño.Se non hai mellor arranxo con antelación, pódese resolver despois. Obter o dobre do resultado coa metade do esforzo e aumentar o custo.
Por exemplo, a posición do xerador de reloxo non debe estar preto do conector externo o máximo posible, o sinal de alta velocidade debe ir ata a capa interna na medida do posible e prestar atención á continuidade da coincidencia de impedancia característica e ao capa de referencia para reducir a reflexión, e a pendente (taxa de rotación) do sinal empuxado polo dispositivo debe ser o máis pequena posible para reducir o alto Ao seleccionar un condensador de desacoplamento/bypass, preste atención a se a súa resposta de frecuencia cumpre os requisitos para reducir ruído do avión de potencia.
Ademais, preste atención ao camiño de retorno da corrente de sinal de alta frecuencia para que a área do bucle sexa o máis pequena posible (é dicir, a impedancia do bucle sexa o máis pequena posible) para reducir a radiación.Tamén é posible controlar o rango de ruído de alta frecuencia dividindo a formación.Finalmente, seleccione correctamente o punto de conexión a terra da PCB e a carcasa (terra do chasis).
31. Como elixir as ferramentas EDA?
No software de deseño de PCB actual, a análise térmica non é un punto forte, polo que non se recomenda usalo.Para outras funcións 1.3.4, podes escoller PADS ou Cadence, e a relación de rendemento e prezo son boas.Os principiantes no deseño de PLD poden usar o ambiente integrado proporcionado polos fabricantes de chips PLD e pódense usar ferramentas de punto único ao deseñar máis dun millón de portas.
32. Recoméndase un software EDA axeitado para o procesamento e transmisión de sinal de alta velocidade.
Para o deseño de circuítos convencionais, os PADS de INNOVEDA son moi bos e hai software de simulación coincidente, e este tipo de deseño adoita representar o 70% das aplicacións.Para o deseño de circuítos de alta velocidade, circuítos mixtos analóxicos e dixitais, a solución Cadence debería ser un software cun mellor rendemento e prezo.Por suposto, o rendemento de Mentor aínda é moi bo, especialmente a xestión do seu proceso de deseño debería ser a mellor.
33. Explicación do significado de cada capa de placa PCB
Superposición superior: o nome do dispositivo de nivel superior, tamén chamado serigrafía superior ou lenda do compoñente superior, como R1 C5,
IC10.bottomoverlay—semellante multicapa—–Se deseña unha placa de 4 capas, coloca unha almofada libre ou a través, defínea como multicapa, entón a súa almofada aparecerá automaticamente nas 4 capas, se só a define como capa superior, entón a súa almofada só aparecerá na capa superior.
34. A que aspectos se debe prestar atención no deseño, enrutamento e disposición dos PCB de alta frecuencia superiores a 2G?
Os PCB de alta frecuencia superiores a 2G pertencen ao deseño de circuítos de radiofrecuencia e non están dentro do ámbito da discusión do deseño de circuítos dixitais de alta velocidade.A disposición e o enrutamento do circuíto de RF deben considerarse xunto co diagrama esquemático, porque o deseño e o enrutamento provocarán efectos de distribución.
Ademais, algúns dispositivos pasivos no deseño de circuítos de RF realízanse mediante unha definición paramétrica e unha folla de cobre con forma especial.Polo tanto, as ferramentas EDA son necesarias para proporcionar dispositivos paramétricos e editar follas de cobre con forma especial.
A boardstation de Mentor ten un módulo de deseño de RF dedicado que cumpre estes requisitos.Ademais, o deseño xeral de radiofrecuencia require ferramentas especiais de análise de circuítos de radiofrecuencia, o máis famoso da industria é eesoft de agilent, que ten unha boa interface coas ferramentas de Mentor.
35. Para o deseño de PCB de alta frecuencia superior a 2G, que regras debe seguir o deseño de microstrip?
Para o deseño de liñas de microstrip de RF, é necesario utilizar ferramentas de análise de campo 3D para extraer parámetros da liña de transmisión.Todas as regras deben especificarse nesta ferramenta de extracción de campos.
36. Para un PCB con todos os sinais dixitais, hai unha fonte de reloxo de 80 MHz no taboleiro.Ademais de utilizar unha malla de arame (conexión a terra), que tipo de circuíto se debe usar para a protección para garantir unha capacidade de condución suficiente?
Para garantir a capacidade de condución do reloxo, non debe realizarse mediante a protección.Xeralmente, o reloxo úsase para conducir o chip.A preocupación xeral sobre a capacidade da unidade de reloxo é causada por varias cargas de reloxo.Utilízase un chip controlador de reloxo para converter un sinal de reloxo en varios e adóptase unha conexión punto a punto.Ao seleccionar o chip do controlador, ademais de garantir que coincide basicamente coa carga e que o bordo do sinal cumpra os requisitos (xeralmente, o reloxo é un sinal eficaz para o bordo), ao calcular o tempo do sistema, o atraso do reloxo no controlador. débese ter en conta o chip.
37. Se se usa unha placa de sinal de reloxo separada, que tipo de interface se usa xeralmente para garantir que a transmisión do sinal de reloxo se vexa menos afectada?
Canto máis curto sexa o sinal do reloxo, menor será o efecto da liña de transmisión.Usar unha placa de sinal de reloxo separada aumentará a lonxitude do enrutamento do sinal.E a fonte de alimentación terrestre do taboleiro tamén é un problema.Para a transmisión a longa distancia, recoméndase utilizar sinais diferenciais.O tamaño L pode cumprir os requisitos de capacidade da unidade, pero o seu reloxo non é demasiado rápido, non é necesario.
38, 27M, liña de reloxo SDRAM (80M-90M), o segundo e o terceiro harmónicos destas liñas de reloxo están só na banda VHF e a interferencia é moi grande despois de que a alta frecuencia entra dende o extremo receptor.Ademais de acurtar a lonxitude da liña, que outras boas formas?
Se o terceiro harmónico é grande e o segundo harmónico é pequeno, pode deberse a que o ciclo de traballo do sinal é do 50%, porque neste caso, o sinal non ten harmónicos pares.Neste momento, é necesario modificar o ciclo de traballo do sinal.Ademais, se o sinal do reloxo é unidireccional, úsase xeralmente a coincidencia da serie final da fonte.Isto suprime as reflexións secundarias sen afectar a frecuencia de bordo do reloxo.O valor coincidente no extremo da fonte pódese obter mediante a fórmula da figura seguinte.
39. Cal é a topoloxía do cableado?
Topoloxía, algunhas tamén se denominan orde de enrutamento.Para a orde de cableado da rede conectada de varios portos.
40. Como axustar a topoloxía do cableado para mellorar a integridade do sinal?
Este tipo de dirección do sinal de rede é máis complicado, porque para sinais unidireccionais, bidireccionais e sinais de diferentes niveis, a topoloxía ten diferentes influencias e é difícil dicir que topoloxía é beneficiosa para a calidade do sinal.Ademais, cando se fai a simulación previa, que topoloxía usar é moi esixente para os enxeñeiros e require unha comprensión dos principios dos circuítos, os tipos de sinal e mesmo as dificultades de cableado.
41. Como reducir os problemas de EMI organizando a acumulación?
En primeiro lugar, a EMI debe considerarse desde o sistema e o PCB por si só non pode resolver o problema.Para EMI, creo que o apilamiento é principalmente para proporcionar o camiño de retorno de sinal máis curto, reducir a área de acoplamento e suprimir a interferencia do modo diferencial.Ademais, a capa de terra e a capa de enerxía están estreitamente unidas e a extensión é adecuadamente maior que a capa de enerxía, o que é bo para suprimir as interferencias de modo común.
42. Por que se coloca o cobre?
En xeral, hai varias razóns para colocar cobre.
1. EMC.Para o cobre de terra ou fonte de alimentación de gran área, desempeñará un papel de blindaxe e algúns especiais, como PGND, desempeñarán un papel protector.
2. Requisitos do proceso PCB.Xeralmente, para garantir o efecto da galvanoplastia ou a laminación sen deformación, o cobre colócase na capa de PCB con menos cableado.
3. Os requisitos de integridade do sinal, dan aos sinais dixitais de alta frecuencia un camiño de retorno completo e reducen o cableado da rede de CC.Por suposto, tamén hai razóns para a disipación da calor, a instalación de dispositivos especiais require a colocación de cobre, etc.
43. Nun sistema inclúense dsp e pld, a que problemas se debe prestar atención ao cablear?
Mira a relación entre a taxa de sinal e a lonxitude do cableado.Se o atraso do sinal na liña de transmisión é comparable ao tempo de cambio de sinal, debe considerarse o problema de integridade do sinal.Ademais, para varios DSP, a topoloxía do enrutamento do sinal de datos e do reloxo tamén afectará á calidade e ao tempo do sinal, que precisa atención.
44. Ademais do cableado da ferramenta protel, hai outras boas ferramentas?
En canto ás ferramentas, ademais de PROTEL, hai moitas ferramentas de cableado, como as series WG2000, EN2000 e powerpcb de MENTOR, allegro de Cadence, cadstar de zuken, cr5000, etc., cada unha coas súas propias fortalezas.
45. Que é a “vía de retorno do sinal”?
Camiño de retorno do sinal, é dicir, corrente de retorno.Cando se transmite un sinal dixital de alta velocidade, o sinal flúe desde o condutor ao longo da liña de transmisión da PCB ata a carga e, a continuación, a carga volve ao extremo do condutor ao longo do chan ou a fonte de alimentación polo camiño máis curto.
Este sinal de retorno no chan ou fonte de alimentación chámase camiño de retorno do sinal.Dr.Johnson explicou no seu libro que a transmisión de sinal de alta frecuencia é en realidade un proceso de carga da capacidade dieléctrica encaixada entre a liña de transmisión e a capa de CC.O que analiza SI son as propiedades electromagnéticas deste recinto e o acoplamento entre elas.
46. Como realizar a análise SI nos conectores?
Na especificación IBIS3.2, hai unha descrición do modelo de conector.Use xeralmente o modelo EBD.Se é unha placa especial, como unha placa posterior, é necesario un modelo SPICE.Tamén podes usar un software de simulación multiplaca (HYPERLYNX ou IS_multiboard).Ao construír un sistema multiplaca, introduza os parámetros de distribución dos conectores, que xeralmente se obteñen do manual do conector.Por suposto, este método non será o suficientemente preciso, pero sempre que estea dentro do rango aceptable.
47. Cales son os métodos de terminación?
Terminación (terminal), tamén coñecida como coincidencia.Xeralmente, segundo a posición de coincidencia, divídese en coincidencia final activa e coincidencia terminal.Entre eles, a correspondencia de fonte é xeralmente a correspondencia en serie de resistencias e a coincidencia de terminais xeralmente é unha coincidencia paralela.Hai moitas formas, incluíndo a resistencia de pull-up, a resistencia pull-down, a correspondencia de Thevenin, a coincidencia de CA e a coincidencia de diodos Schottky.
48. Que factores determinan a forma de terminación (coincidimento)?
O método de correspondencia determínase xeralmente polas características do BUFFER, as condicións da topoloxía, os tipos de niveis e os métodos de xuízo, e tamén se deben considerar o ciclo de traballo do sinal e o consumo de enerxía do sistema.
49. Cales son as regras para a forma de terminación (coincidimento)?
O problema máis crítico nos circuítos dixitais é o problema de temporización.O propósito de engadir correspondencia é mellorar a calidade do sinal e obter un sinal determinable no momento do xuízo.Para os sinais de nivel efectivo, a calidade do sinal é estable baixo a premisa de garantir o tempo de establecemento e retención;para sinais efectivos atrasados, baixo a premisa de garantir a monotonía do atraso do sinal, a velocidade de atraso do cambio de sinal cumpre os requisitos.Hai algún material sobre a correspondencia no libro de texto do produto Mentor ICX.
Ademais, "High Speed Digital design a hand book of blackmagic" ten un capítulo dedicado ao terminal, que describe o papel da correspondencia na integridade do sinal a partir do principio das ondas electromagnéticas, que se pode usar como referencia.
50. Podo utilizar o modelo IBIS do dispositivo para simular a función lóxica do dispositivo?Se non, como se poden realizar simulacións do circuíto a nivel de placa e de sistema?
Os modelos IBIS son modelos de nivel de comportamento e non se poden usar para a simulación funcional.Para a simulación funcional, son necesarios modelos SPICE ou outros modelos a nivel estrutural.
51. Nun sistema onde coexisten o dixital e o analóxico, hai dous métodos de procesamento.Unha delas é separar a terra dixital da terra analóxica.As contas están conectadas, pero a fonte de alimentación non está separada;a outra é que a fonte de alimentación analóxica e a fonte de alimentación dixital están separadas e conectadas con FB, e a terra é unha terra unificada.Gustaríame preguntarlle ao señor Li se o efecto destes dous métodos é o mesmo?
Hai que dicir que é o mesmo en principio.Porque a potencia e a terra son equivalentes aos sinais de alta frecuencia.
O propósito de distinguir entre pezas analóxicas e dixitais é para anti-interferencia, principalmente a interferencia de circuítos dixitais a circuítos analóxicos.Non obstante, a segmentación pode producir un camiño de retorno do sinal incompleto, afectando á calidade do sinal dixital e á calidade EMC do sistema.
Polo tanto, independentemente do plano que estea dividido, depende de se se amplía o camiño de retorno do sinal e de canto interfire o sinal de retorno co sinal de traballo normal.Agora tamén hai algúns deseños mixtos, independentemente da fonte de alimentación e do chan, ao colocar, separa o deseño e o cableado segundo a parte dixital e a parte analóxica para evitar sinais transrexionais.
52. Normas de seguridade: cales son os significados específicos de FCC e EMC?
FCC: Comisión Federal de Comunicación Comisión Americana de Comunicacións
EMC: compatibilidade electromagnética compatibilidade electromagnética
FCC é unha organización de estándares, EMC é un estándar.Existen razóns, normas e métodos de proba correspondentes para a promulgación de normas.
53. Que é a distribución diferencial?
Os sinais diferenciais, algúns dos cales tamén se denominan sinais diferenciais, usan dous sinais idénticos de polaridade oposta para transmitir unha canle de datos e dependen da diferenza de nivel dos dous sinais para o seu xuízo.Para garantir que os dous sinais sexan completamente consistentes, deben manterse en paralelo durante o cableado e o ancho e o espaciado das liñas permanecen inalterados.
54. Cales son os programas de simulación de PCB?
Hai moitos tipos de simulación, circuíto dixital de alta velocidade análise de integridade do sinal análise de simulación (SI) de software comúnmente usado son icx, signalvision, hyperlynx, XTK, spectraquest, etc Algúns tamén usan Hspice.
55. Como o software de simulación de PCB realiza a simulación de DISPOSICIÓN?
Nos circuítos dixitais de alta velocidade, para mellorar a calidade do sinal e reducir a dificultade de cableado, adoitan empregarse placas multicapa para asignar capas de potencia especiais e capas de terra.
56. Como xestionar o deseño e o cableado para garantir a estabilidade dos sinais por riba de 50M
A clave para o cableado de sinal dixital de alta velocidade é reducir o impacto das liñas de transmisión na calidade do sinal.Polo tanto, a disposición dos sinais de alta velocidade por riba dos 100 M require que as trazas do sinal sexan o máis curtas posible.Nos circuítos dixitais, os sinais de alta velocidade defínense polo tempo de retardo de subida do sinal.Ademais, diferentes tipos de sinais (como TTL, GTL, LVTTL) teñen diferentes métodos para garantir a calidade do sinal.
57. A parte de RF da unidade exterior, a parte de frecuencia intermedia e mesmo a parte do circuíto de baixa frecuencia que supervisa a unidade exterior adoitan despregarse no mesmo PCB.Cales son os requisitos para o material deste tipo de PCB?Como evitar que RF, IF e incluso circuítos de baixa frecuencia interfiran entre si?
O deseño de circuítos híbridos é un gran problema.É difícil ter unha solución perfecta.
Xeralmente, o circuíto de radiofrecuencia está disposto e cableado como unha placa única independente no sistema, e ata hai unha cavidade especial de blindaxe.Ademais, o circuíto de RF é xeralmente dun só lado ou dobre cara, e o circuíto é relativamente sinxelo, todo o que serve para reducir o impacto nos parámetros de distribución do circuíto de RF e mellorar a consistencia do sistema de RF.
En comparación co material xeral FR4, as placas de circuíto de RF tenden a usar substratos de alta Q.A constante dieléctrica deste material é relativamente pequena, a capacidade distribuída da liña de transmisión é pequena, a impedancia é alta e o atraso de transmisión do sinal é pequeno.No deseño de circuítos híbridos, aínda que os circuítos de RF e dixitais están construídos no mesmo PCB, xeralmente divídense en área de circuíto de RF e área de circuíto dixital, que están dispostas e cableadas por separado.Use vías de terra e caixas de blindaxe entre elas.
58. Para a parte de RF, a parte de frecuencia intermedia e a parte do circuíto de baixa frecuencia están despregadas no mesmo PCB, que solución ten o mentor?
O software de deseño de sistemas a nivel de placa de Mentor, ademais das funcións básicas de deseño de circuítos, tamén ten un módulo de deseño de RF dedicado.No módulo de deseño esquemático de RF, ofrécese un modelo de dispositivo parametrizado e ofrécese unha interface bidireccional con ferramentas de análise e simulación de circuítos de RF como EESOFT;no módulo RF LAYOUT ofrécese unha función de edición de patróns especialmente usada para o deseño e o cableado de circuítos de RF, e tamén hai unha interface bidireccional de ferramentas de análise e simulación de circuítos de RF como EESOFT pode etiquetar inversamente os resultados da análise e simulación de volta ao diagrama esquemático e PCB.
Ao mesmo tempo, o uso da función de xestión de deseño do software Mentor, a reutilización do deseño, a derivación do deseño e o deseño colaborativo pódense realizar facilmente.Acelera moito o proceso de deseño de circuítos híbridos.A placa do teléfono móbil é un deseño de circuíto mixto típico, e moitos grandes fabricantes de deseño de teléfonos móbiles usan eesoft de Mentor plus Angelon como plataforma de deseño.
59. Cal é a estrutura do produto de Mentor?
As ferramentas de PCB de Mentor Graphics inclúen a serie WG (anteriormente veribest) e a serie Enterprise (boardstation).
60. Como é compatible o software de deseño de PCB de Mentor BGA, PGA, COB e outros paquetes?
O RE autoactivo de Mentor, desenvolvido a partir da adquisición de Veribest, é o primeiro enrutador sen grella e de calquera ángulo da industria.Como todos sabemos, para as matrices de reixa esférica, os dispositivos COB, os enrutadores sen reixa e en calquera ángulo son a clave para resolver a taxa de enrutamento.No último RE autoactivo, engadíronse funcións como empurrar vías, folla de cobre, REROUTE, etc. para que sexa máis cómodo de aplicar.Ademais, admite o enrutamento de alta velocidade, incluíndo o enrutamento de sinal e o enrutamento de par diferencial con requisitos de retardo de tempo.
61. Como manexa o software de deseño de PCB de Mentor os pares de liñas diferenciais?
Despois de que o software Mentor defina as propiedades do par diferencial, os dous pares diferenciais pódense encamiñar xuntos e o ancho da liña, o espazamento e a lonxitude do par diferencial están estrictamente garantidos.Pódense separar automaticamente cando se atopan obstáculos e pódese seleccionar o método vía ao cambiar de capa.
62. Nunha placa PCB de 12 capas, hai tres capas de fonte de alimentación 2,2 v, 3,3 v, 5 v, e cada unha das tres fontes de alimentación está nunha capa.Como tratar co fío de terra?
En xeral, as tres fontes de alimentación están dispostas respectivamente no terceiro andar, o que é mellor para a calidade do sinal.Porque é pouco probable que o sinal estea dividido en capas planas.A segmentación cruzada é un factor crítico que afecta a calidade do sinal que xeralmente é ignorado polo software de simulación.Para avións de potencia e planos de terra, é o equivalente para sinais de alta frecuencia.Na práctica, ademais de considerar a calidade do sinal, o acoplamento do plano de potencia (usando o plano de terra adxacente para reducir a impedancia de CA do plano de potencia) e a simetría de apilado son todos factores que deben ser considerados.
63. Como comprobar se o PCB cumpre os requisitos do proceso de deseño cando sae da fábrica?
Moitos fabricantes de PCB teñen que pasar por unha proba de continuidade da rede de encendido antes de que se complete o procesamento de PCB para garantir que todas as conexións son correctas.Ao mesmo tempo, cada vez son máis os fabricantes que utilizan probas de raios X para comprobar algúns fallos durante o gravado ou a laminación.
Para o taboleiro rematado despois do procesamento de parches, úsase xeralmente a inspección de proba TIC, o que require engadir puntos de proba TIC durante o deseño de PCB.Se hai algún problema, tamén se pode utilizar un dispositivo especial de inspección por raios X para descartar se o fallo é causado polo procesamento.
64. A “protección do mecanismo” é a protección da carcasa?
Si.A carcasa debe ser o máis axustada posible, utilizar menos ou ningún material condutor e estar conectado a terra o máximo posible.
65. É necesario ter en conta o problema esd do propio chip á hora de seleccionar o chip?
Tanto se se trata dun taboleiro de dobre capa como dun taboleiro de varias capas, a superficie do chan debe aumentarse o máximo posible.Ao elixir un chip, débense ter en conta as características ESD do propio chip.Estes son xeralmente mencionados na descrición do chip, e mesmo o rendemento do mesmo chip de diferentes fabricantes será diferente.
Preste máis atención ao deseño e considérao de forma máis ampla, e o rendemento da placa de circuíto estará garantido ata certo punto.Pero o problema da ESD aínda pode aparecer, polo que a protección da organización tamén é moi importante para a protección da ESD.
66. Ao facer unha placa de circuito impreso, para reducir as interferencias, debe o fío de terra formar unha forma pechada?
Ao facer placas PCB, en xeral, é necesario reducir a área do bucle para reducir as interferencias.Ao colocar o fío de terra, non debe colocarse nunha forma pechada, senón nunha forma dendrítica.A área da terra.
67. Se o emulador usa unha fonte de alimentación e a placa PCB usa unha fonte de alimentación, deberían conectarse as tomas de terra das dúas fontes de alimentación xuntas?
Sería mellor que se poida usar unha fonte de alimentación separada, porque non é fácil causar interferencias entre fontes de alimentación, pero a maioría dos equipos teñen requisitos específicos.Dado que o emulador e a placa PCB usan dúas fontes de alimentación, non creo que deban compartir o mesmo terreo.
68. Un circuíto está composto por varias placas de circuito impreso.Deberían compartir o terreo?
Un circuíto consta de varios PCB, a maioría dos cales requiren unha masa común, porque non é práctico usar varias fontes de alimentación nun circuíto.Pero se tes condicións específicas, podes usar unha fonte de alimentación diferente, por suposto que a interferencia será menor.
69. Deseña un produto portátil cunha pantalla LCD e unha carcasa metálica.Ao probar ESD, non pode pasar a proba de ICE-1000-4-2, CONTACT só pode pasar 1100V e AIR pode pasar 6000V.Na proba de acoplamento ESD, a horizontal só pode pasar 3000V e a vertical pode pasar 4000V.A frecuencia da CPU é de 33 MHz.Hai algunha maneira de pasar a proba ESD?
Os produtos portátiles son carcasas metálicas, polo que os problemas de ESD deben ser máis evidentes e os LCD tamén poden ter fenómenos máis adversos.Se non hai forma de cambiar o material metálico existente, recoméndase engadir material antieléctrico dentro do mecanismo para fortalecer o chan da PCB e, ao mesmo tempo, atopar unha forma de poñer a terra a LCD.Por suposto, a forma de operar depende da situación específica.
70. Ao deseñar un sistema que conteña DSP e PLD, que aspectos se deben ter en conta a ESD?
No que se refire ao sistema xeral, débense considerar principalmente as partes en contacto directo co corpo humano, e debe levarse a cabo unha protección adecuada no circuíto e mecanismo.En canto ao impacto que a ESD terá no sistema, depende de diferentes situacións.
Hora de publicación: 19-mar-2023