PCB (печатная плата)Китайское название — печатная плата, также известная как печатная плата, является важным электронным компонентом, опорой для электронных компонентов и носителем электрических соединений электронных компонентов. Поскольку она изготовлена с использованием электронной печати, ее называют «печатной» платой.
1. Как выбрать печатную плату?
Выбор печатной платы должен обеспечивать баланс между соответствием требованиям дизайна, массовым производством и стоимостью. Требования к проектированию содержат как электрические, так и механические компоненты. Обычно этот материальный вопрос более важен при проектировании сверхбыстродействующих печатных плат (частота выше ГГц).
Например, широко используемый сегодня материал FR-4 может оказаться непригодным, поскольку диэлектрические потери на частоте в несколько ГГц будут сильно влиять на затухание сигнала. Что касается электричества, то необходимо обратить внимание на то, соответствуют ли диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость) и диэлектрические потери расчетной частоте.
2. Как избежать высокочастотных помех?
Основная идея предотвращения высокочастотных помех заключается в минимизации помех электромагнитных полей высокочастотных сигналов, представляющих собой так называемые перекрестные помехи (Crosstalk). Вы можете увеличить расстояние между высокоскоростным сигналом и аналоговым сигналом или добавить следы заземления/шунтирования рядом с аналоговым сигналом. Также обратите внимание на шумовые помехи между цифровой землей и аналоговой землей.
3. Как решить проблему целостности сигнала в высокоскоростном проектировании?
Целостность сигнала в основном зависит от согласования импедансов. Факторы, влияющие на согласование импеданса, включают структуру и выходное сопротивление источника сигнала, характеристическое сопротивление трассы, характеристики стороны нагрузки и топологию трассы. Решение состоит в том, чтобы положиться на терминацию и скорректировать топологию проводки.
4. Как реализуется метод дифференциального распределения?
При подключении дифференциальной пары следует обратить внимание на два момента. Во-первых, длина двух линий должна быть как можно большей. Существует два параллельных способа: один заключается в том, что две линии проходят на одном и том же слое проводки (бок о бок), а другой заключается в том, что две линии проходят на верхнем и нижнем соседних слоях (сверху вниз). Как правило, слово «side-by-side» (бок о бок, бок о бок) используется во многих смыслах.
5. Как реализовать дифференциальную проводку для линии тактового сигнала только с одной выходной клеммой?
Для использования дифференциальной проводки имеет смысл только то, что и источник сигнала, и приемник являются дифференциальными сигналами. Поэтому невозможно использовать дифференциальную проводку для тактового сигнала только с одним выходом.
6. Можно ли добавить согласующий резистор между парами дифференциальных линий на приемной стороне?
Согласующее сопротивление между парами дифференциальных линий на приемном конце обычно добавляется, и его значение должно быть равно значению дифференциального импеданса. Таким образом качество сигнала будет лучше.
7. Почему подключение дифференциальных пар должно быть близким и параллельным?
Маршрутизация дифференциальных пар должна быть максимально близкой и параллельной. Так называемая правильная близость обусловлена тем, что расстояние влияет на значение дифференциального импеданса, который является важным параметром для проектирования дифференциальной пары. Необходимость параллелизма обусловлена также необходимостью поддерживать постоянство дифференциального импеданса. Если две линии находятся далеко или близко, дифференциальное сопротивление будет непостоянным, что повлияет на целостность сигнала (целостность сигнала) и временную задержку (временную задержку).
8. Как справиться с некоторыми теоретическими противоречиями в реальной проводке
В принципе, правильно разделить аналоговую и цифровую землю. Следует отметить, что трассы сигнала не должны максимально пересекать разделенное место (ров), а путь обратного тока (тракт обратного тока) источника питания и сигнала не должен становиться слишком большим.
Кварцевый генератор представляет собой аналоговую колебательную схему с положительной обратной связью. Чтобы иметь стабильный колебательный сигнал, он должен соответствовать характеристикам усиления контура и фазы. Однако характеристики колебаний этого аналогового сигнала легко нарушаются, и даже добавление наземных защитных трасс не может полностью изолировать помехи. А если он находится слишком далеко, шум на заземляющем слое также повлияет на колебательный контур положительной обратной связи. Поэтому расстояние между кварцевым генератором и чипом должно быть как можно меньшим.
Действительно, существует множество противоречий между высокоскоростной маршрутизацией и требованиями EMI. Но основной принцип заключается в том, что резисторы и конденсаторы или ферритовые шарики, добавленные из-за электромагнитных помех, не могут привести к тому, что некоторые электрические характеристики сигнала не будут соответствовать спецификациям. Поэтому лучше всего использовать методы организации проводки и укладки печатных плат для решения или уменьшения проблем с электромагнитными помехами, таких как маршрутизация высокоскоростных сигналов на внутренний слой. Наконец, используйте резисторный конденсатор или ферритовый шарик, чтобы уменьшить повреждение сигнала.
9. Как решить противоречие между ручной и автоматической проводкой высокоскоростных сигналов?
Большинство автоматических маршрутизаторов более мощного программного обеспечения для маршрутизации теперь имеют ограничения для управления методом маршрутизации и количеством переходных отверстий. Параметры настройки возможностей намоточного двигателя и условия ограничений различных компаний EDA иногда сильно различаются.
Например, достаточно ли ограничений для управления извивающимися змеями, можно ли контролировать расстояние между дифференциальными парами и так далее. Это повлияет на то, сможет ли метод трассировки, полученный при автоматической трассировке, соответствовать идее проектировщика.
Кроме того, сложность ручной регулировки проводки также имеет абсолютную связь с возможностями намоточного двигателя. Например, возможность проталкивания дорожек, возможность проталкивания переходных отверстий и даже возможность проталкивания дорожек в медь и т. д. Таким образом, решением является выбор маршрутизатора с мощным механизмом намотки.
10. О тестовых купонах.
Тестовый купон используется для определения соответствия характеристического сопротивления произведенной печатной платы проектным требованиям с помощью TDR (рефлектометра во временной области). Обычно контролируемое сопротивление имеет два случая: одна линия и дифференциальная пара. Поэтому ширина линий и расстояние между линиями (при наличии дифференциальных пар) на тестовом купоне должны быть такими же, как и в линиях, подлежащих контролю.
Самое главное – это положение точки заземления при измерении. Чтобы уменьшить значение индуктивности заземляющего провода (заземляющего провода), место заземления щупа (щупа) TDR обычно располагается очень близко к месту измерения сигнала (наконечнику щупа). Следовательно, расстояние и метод между точкой измерения сигнала на тестовом образце и точкой заземления. Чтобы соответствовать используемому датчику
11. При проектировании высокоскоростной печатной платы пустая область сигнального слоя может быть покрыта медью, но как следует распределить медь нескольких сигнальных слоев по заземлению и источнику питания?
Как правило, большая часть меди в пустой области заземлена. Просто обратите внимание на расстояние между медью и сигнальной линией при размещении меди рядом с высокоскоростной сигнальной линией, поскольку нанесенная медь немного уменьшит характеристическое сопротивление дорожки. Также будьте осторожны, чтобы не повлиять на характеристическое сопротивление других слоев, например, в структуре двухполосковой линии.
12. Можно ли использовать модель микрополосковой линии для расчета характеристического сопротивления сигнальной линии над силовой плоскостью? Можно ли рассчитать сигнал между питанием и землей с помощью полосковой модели?
Да, и плоскость питания, и плоскость земли следует рассматривать как опорные плоскости при расчете характеристического импеданса. Например, четырехслойная плата: верхний слой-силовой слой-земляной слой-нижний слой. В настоящее время модель характеристического импеданса трассы верхнего слоя представляет собой модель микрополосковой линии с плоскостью мощности в качестве опорной плоскости.
13. В целом, может ли автоматическое создание контрольных точек с помощью программного обеспечения на печатных платах высокой плотности соответствовать требованиям испытаний массового производства?
Соответствуют ли тестовые точки, автоматически созданные общим программным обеспечением, требованиям тестирования, зависит от того, соответствуют ли спецификации добавления тестовых точек требованиям испытательного оборудования. Кроме того, если проводка слишком плотная, а требования к добавлению контрольных точек относительно строгие, автоматическое добавление контрольных точек к каждому сегменту линии может оказаться невозможным. Разумеется, необходимо вручную заполнить проверяемые места.
14. Повлияет ли добавление контрольных точек на качество высокоскоростных сигналов?
Что касается того, повлияет ли это на качество сигнала, то это зависит от способа добавления тестовых точек и скорости сигнала. По сути, дополнительные контрольные точки (без использования существующих переходных отверстий или DIP-контактов в качестве контрольных точек) могут быть добавлены к линии или удалены из линии. Первое эквивалентно добавлению небольшого конденсатора в сеть, а второе — дополнительной ветви.
Эти две ситуации будут более или менее влиять на высокоскоростной сигнал, и степень влияния связана со скоростью частоты сигнала и скоростью фронта сигнала (частотой фронта). Размер воздействия можно узнать посредством моделирования. В принципе, чем меньше контрольная точка, тем лучше (конечно, она также должна соответствовать требованиям испытательного оборудования). Чем короче ветка, тем лучше.
15. Несколько печатных плат образуют систему. Как следует соединить заземляющие провода между платами?
Когда сигнал или мощность между различными платами печатной платы соединены друг с другом, например, с платы A питание или сигналы отправляются на плату B, должна быть равная величина тока, протекающего от слоя земли обратно на плату A (это Действующее право Кирхгофа).
Ток в этом образовании найдет место наименьшего сопротивления, чтобы течь обратно. Следовательно, количество контактов, назначенных на заземляющий слой, не должно быть слишком маленьким на каждом интерфейсе, независимо от того, является ли это источником питания или сигналом, чтобы уменьшить импеданс, что может уменьшить шум на заземляющем слое.
Кроме того, также можно проанализировать всю токовую петлю, особенно часть с большим током, и скорректировать способ подключения пластового или заземляющего провода для управления протеканием тока (например, создать где-нибудь низкое сопротивление, чтобы большая часть тока течет именно из этих мест), уменьшают влияние на другие, более чувствительные сигналы.
16. Можете ли вы предоставить некоторые зарубежные технические книги и данные по проектированию высокоскоростных печатных плат?
Сейчас высокоскоростные цифровые схемы используются в смежных областях, таких как сети связи и калькуляторы. Что касается сетей связи, рабочая частота печатной платы достигает ГГц, а количество слоев, наложенных друг на друга, насколько мне известно, составляет целых 40 слоев.
Приложения, связанные с калькуляторами, также появились благодаря развитию чипов. Будь то обычный ПК или сервер (Сервер), максимальная рабочая частота на плате также достигла 400МГц (как у Rambus).
В ответ на требования высокоскоростной и высокой плотности маршрутизации постепенно растет спрос на слепые/скрытые переходные отверстия, микропереходные отверстия и технологии наращивания. Эти требования к проектированию доступны для массового производства производителями.
17. Две часто упоминаемые формулы характеристического импеданса:
Микрополосковая линия (микрополосковая) Z={87/[sqrt(Er+1,41)]}ln[5,98H/(0,8W+T)], где W — ширина линии, T — толщина медной дорожки, H — Расстояние от дорожки до базовой плоскости Er — это диэлектрическая проницаемость материала печатной платы (диэлектрическая проницаемость). Эту формулу можно применять только в том случае, если 0,1≤(W/H)≤2,0 и 1≤(Er)≤15.
Полосковая линия (полосковая линия) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0,67π(T+0,8W)]} где, H — расстояние между двумя опорными плоскостями, а трасса расположена в середине две опорные плоскости. Эту формулу можно применять только в том случае, если W/H≤0,35 и T/H≤0,25.
18. Можно ли добавить заземляющий провод посередине линии дифференциального сигнала?
Как правило, заземляющий провод нельзя добавлять в середине дифференциального сигнала. Поскольку наиболее важным моментом принципа применения дифференциальных сигналов является использование преимуществ взаимной связи (связи) между дифференциальными сигналами, таких как подавление потока, помехозащищенность и т. д. Если в середине добавлен заземляющий провод, эффект связи будет разрушен.
19. Требует ли конструкция жестко-гибкой платы специального программного обеспечения и спецификаций?
Гибкую печатную схему (FPC) можно спроектировать с помощью общего программного обеспечения для проектирования печатных плат. Также используйте формат Gerber для производства материалов для производителей FPC.
20. Каков принцип правильного выбора точки заземления печатной платы и корпуса?
Принцип выбора точки заземления печатной платы и корпуса заключается в использовании заземления шасси для обеспечения пути обратного тока с низким импедансом (возвратного тока) и управления путем обратного тока. Например, обычно рядом с высокочастотным устройством или тактовым генератором заземляющий слой печатной платы можно соединить с землей шасси с помощью крепежных винтов, чтобы минимизировать площадь всей токовой петли, тем самым уменьшая электромагнитное излучение.
21. С каких аспектов следует начать отладку печатной платы?
Что касается цифровых схем, сначала определите последовательно три вещи:
1. Убедитесь, что все значения питания соответствуют проекту. В некоторых системах с несколькими источниками питания могут потребоваться определенные характеристики порядка и скорости определенных источников питания.
2. Убедитесь, что все частоты тактового сигнала работают правильно и на фронтах сигнала нет немонотонных проблем.
3. Убедитесь, что сигнал сброса соответствует требованиям спецификации. Если все в порядке, чип должен выдать сигнал первого цикла (цикла). Далее отладка по принципу работы системы и протоколу шины.
22. Когда размер печатной платы фиксирован, если в конструкции необходимо разместить больше функций, часто необходимо увеличить плотность дорожек печатной платы, но это может привести к усилению взаимной интерференции дорожек, а при в то же время дорожки слишком тонкие, чтобы увеличить импеданс. Его нельзя снизить, пожалуйста, эксперты поделитесь навыками проектирования высокоскоростных (≥100 МГц) печатных плат с высокой плотностью?
При проектировании высокоскоростных печатных плат с высокой плотностью перекрестных помех следует уделять особое внимание, поскольку они оказывают большое влияние на синхронизацию и целостность сигнала.
Вот несколько вещей, на которые следует обратить внимание:
Контролируйте непрерывность и согласование характеристического сопротивления трассы.
Размер интервала трассировки. Обычно часто встречающийся интервал в два раза превышает ширину линии. Влияние расстояния между трассами на синхронизацию и целостность сигнала можно узнать посредством моделирования и найти минимально допустимое расстояние. Результаты могут отличаться от чипа к чипу.
Выберите подходящий метод завершения.
Избегайте одинакового направления трасс на верхних и нижних соседних слоях или даже перекрытия верхних и нижних трасс, поскольку такого рода перекрестные помехи больше, чем у соседних трасс на том же слое.
Используйте глухие/скрытые переходные отверстия, чтобы увеличить площадь трассировки. Но стоимость производства печатной платы увеличится. Действительно, сложно добиться полного параллелизма и равной длины в реальной реализации, но делать это все же необходимо, насколько это возможно.
Кроме того, дифференциальное согласование и синфазное согласование могут быть зарезервированы для снижения влияния на синхронизацию и целостность сигнала.
23. Фильтр аналогового источника питания часто представляет собой LC-цепь. Но почему иногда LC фильтрует менее эффективно, чем RC?
При сравнении эффектов LC- и RC-фильтров необходимо учитывать, является ли полоса частот, подлежащая фильтрации, и выбор значения индуктивности подходящим. Потому что индуктивное сопротивление (реактивное сопротивление) дросселя связано с величиной индуктивности и частотой.
Если частота шума источника питания низкая, а значение индуктивности недостаточно велико, эффект фильтрации может быть не таким хорошим, как у RC. Однако цена, которую приходится платить за использование RC-фильтрации, заключается в том, что резистор сам рассеивает мощность, менее эффективен и обращает внимание на то, какую мощность может выдержать выбранный резистор.
24. Каков метод выбора значения индуктивности и емкости при фильтрации?
Помимо частоты шума, который вы хотите отфильтровать, при выборе значения индуктивности также учитывается способность реагирования мгновенного тока. Если выходная клемма LC имеет возможность мгновенно выдавать большой ток, слишком большое значение индуктивности будет препятствовать скорости большого тока, протекающего через индуктор, и увеличит пульсации шума. Значение емкости связано с размером допустимого значения пульсационного шума.
Чем меньше требуемое значение пульсационного шума, тем больше емкость конденсатора. ESR/ESL конденсатора также будет иметь влияние. Кроме того, если LC размещен на выходе импульсной регулирующей мощности, необходимо также обратить внимание на влияние полюса/ноля, генерируемого LC, на устойчивость контура управления отрицательной обратной связью. .
25. Как максимально удовлетворить требования ЭМС, не создавая при этом слишком большого ценового давления?
Увеличение стоимости печатной платы из-за ЭМС обычно связано с увеличением количества слоев заземления для усиления эффекта экранирования и добавлением ферритовых шариков, дросселей и других устройств подавления высокочастотных гармоник. Кроме того, обычно необходимо сотрудничать с защитными конструкциями других механизмов, чтобы вся система соответствовала требованиям ЭМС. Ниже приведены лишь несколько советов по проектированию печатных плат, позволяющих уменьшить эффект электромагнитного излучения, генерируемого схемой.
Выбирайте устройство с максимально низкой скоростью нарастания, чтобы уменьшить высокочастотные компоненты, генерируемые сигналом.
Обратите внимание на размещение высокочастотных компонентов не слишком близко к внешним разъемам.
Обратите внимание на согласование импеданса высокоскоростных сигналов, слоя проводки и его пути обратного тока (пути обратного тока), чтобы уменьшить высокочастотное отражение и излучение.
Разместите достаточное количество подходящих развязывающих конденсаторов на контактах питания каждого устройства, чтобы уменьшить шум на плоскостях питания и заземления. Особое внимание обратите на то, соответствуют ли частотная характеристика и температурные характеристики конденсатора проектным требованиям.
Заземление возле внешнего разъема может быть надлежащим образом отделено от пласта, а заземление разъема должно быть подключено к заземлению корпуса поблизости.
Соответствующим образом используйте наземные защитные/шунтирующие дорожки рядом с некоторыми особенно высокоскоростными сигналами. Но обратите внимание на влияние защитных/шунтирующих дорожек на характеристическое сопротивление дорожки.
Слой мощности находится на 20H внутрь пласта, а H представляет собой расстояние между слоем мощности и пластом.
26. Если на одной печатной плате имеется несколько цифровых/аналоговых функциональных блоков, общепринятой практикой является разделение цифровой/аналоговой земли. В чем причина?
Причина разделения цифровой/аналоговой земли заключается в том, что цифровая схема будет генерировать шум на источнике питания и земле при переключении между высоким и низким потенциалом. Величина шума связана со скоростью сигнала и величиной тока. Если земляной слой не разделен и шум, создаваемый цепью в цифровой области, велик, а цепь в аналоговой области расположена очень близко, то даже если цифровой и аналоговый сигналы не пересекаются, аналоговый сигнал все равно будет подвергаться помехам. по шуму земли. Другими словами, метод неразделения цифровых и аналоговых заземлений можно использовать только в том случае, когда область аналоговой схемы находится далеко от области цифровой схемы, которая генерирует большой шум.
27. Другой подход заключается в том, чтобы гарантировать, что отдельная цифровая/аналоговая схема и линии цифровых/аналоговых сигналов не пересекаются друг с другом, вся печатная плата не разделена, а цифровое/аналоговое заземление подключено к этой заземляющей пластине. Какой смысл?
Требование, чтобы дорожки цифро-аналогового сигнала не могли пересекаться, заключается в том, что путь обратного тока (путь обратного тока) немного более быстрого цифрового сигнала будет пытаться течь обратно к источнику цифрового сигнала вдоль земли вблизи нижней части дорожки. перекрестие, шум, создаваемый обратным током, появится в области аналоговой схемы.
28. Как учитывать проблему согласования импедансов при разработке принципиальной схемы высокоскоростной печатной платы?
При проектировании высокоскоростных схем печатных плат согласование импедансов является одним из элементов проектирования. Значение импеданса имеет абсолютную связь с методом трассировки, например, проходом по поверхностному слою (микрополосковая линия) или внутреннему слою (полосковая линия/двойная полосковая линия), расстоянием от опорного слоя (силовой слой или слой земли), шириной дорожки, печатной платой. материал и т. д. И то, и другое повлияет на значение характеристического импеданса дорожки.
То есть значение импеданса можно определить только после подключения. Общее программное обеспечение для моделирования не сможет учитывать некоторые условия проводки с прерывистым импедансом из-за ограничений модели линии или используемого математического алгоритма. В настоящее время на принципиальной схеме можно зарезервировать только некоторые терминаторы (терминаторы), например последовательные резисторы. для смягчения эффекта разрывов импеданса трассы. Реальное фундаментальное решение проблемы — попытаться избежать разрыва импеданса при подключении.
29. Где я могу предоставить более точную библиотеку моделей IBIS?
Точность модели IBIS напрямую влияет на результаты моделирования. По сути, IBIS можно рассматривать как данные электрических характеристик эквивалентной схемы фактического буфера ввода-вывода чипа, которые обычно можно получить путем преобразования модели SPICE, а данные SPICE имеют абсолютную связь с производством чипа, поэтому одно и то же устройство предоставляется разными производителями чипов. Данные в SPICE разные, и данные в конвертированной модели IBIS тоже соответственно будут другими.
То есть, если используются устройства производителя А, только он может предоставить точные данные модели своих устройств, потому что никто лучше них не знает, из какой технологии изготовлены их устройства. Если IBIS, предоставленный производителем, неточен, единственное решение — постоянно просить производителя улучшать его.
30. При проектировании высокоскоростных печатных плат с какой точки зрения проектировщикам следует учитывать правила ЭМС и ЭМИ?
В общем, при проектировании ЭМП/ЭМС необходимо учитывать как излучаемые, так и кондуктивные аспекты. Первый принадлежит к более высокочастотной части (≥30 МГц), а второй — к более низкочастотной части (≤30 МГц).
Таким образом, вы не можете просто обращать внимание на высокие частоты и игнорировать низкочастотную часть. Хороший проект EMI/EMC должен учитывать положение устройства, расположение блока печатных плат, способ важных соединений, выбор устройства и т. д. в начале компоновки. Если заранее нет лучшей договоренности, ее можно решить позже. Это позволит получить вдвое больший результат с половиной усилий и увеличить стоимость.
Например, положение тактового генератора не должно быть как можно ближе к внешнему разъему, высокоскоростной сигнал должен идти на внутренний слой как можно дальше и обращать внимание на непрерывность согласования характеристического импеданса и опорный слой для уменьшения отражения, а крутизна (скорость нарастания) сигнала, передаваемого устройством, должна быть как можно меньше, чтобы уменьшить высокие частоты. При выборе развязывающего/обходного конденсатора обратите внимание на то, соответствует ли его частотная характеристика требованиям по снижению высоких частот. Шум силовой плоскости.
Кроме того, обратите внимание на обратный путь тока высокочастотного сигнала, чтобы площадь контура была как можно меньшей (т. е. полное сопротивление контура было как можно меньшим), чтобы уменьшить излучение. Также можно управлять диапазоном высокочастотного шума путем разделения пласта. Наконец, правильно выберите точку заземления печатной платы и корпуса (заземление корпуса).
31. Как выбрать инструменты EDA?
В современном программном обеспечении для проектирования печатных плат термический анализ не является сильной стороной, поэтому его не рекомендуется использовать. Для других функций 1.3.4 вы можете выбрать PADS или Cadence, соотношение производительности и цены хорошее. Новички в проектировании PLD могут использовать интегрированную среду, предоставляемую производителями микросхем PLD, а одноточечные инструменты можно использовать при проектировании более миллиона вентилей.
32. Порекомендуйте программное обеспечение EDA, подходящее для высокоскоростной обработки и передачи сигналов.
Для традиционного проектирования схем очень хорош PADS компании INNOVEDA, существует соответствующее программное обеспечение для моделирования, и этот тип проектирования часто составляет 70% приложений. Для проектирования высокоскоростных схем, аналоговых и цифровых смешанных схем решение Cadence должно представлять собой программное обеспечение с лучшей производительностью и ценой. Конечно, производительность Mentor по-прежнему очень хороша, особенно управление процессом проектирования должно быть лучшим.
33. Объяснение значения каждого слоя печатной платы.
Topoverlay — имя устройства верхнего уровня, также называемое верхней шелкографией или легендой верхнего компонента, например R1 C5,
IC10.bottomoverlay – аналогично многослойная – – если вы проектируете 4-слойную плату, размещаете свободную площадку или переходное отверстие, определяете ее как многослойную, тогда ее площадка автоматически появляется на 4 слоях, если вы определяете ее только как верхний слой, тогда его площадка появится только на верхнем слое.
34. На какие аспекты следует обратить внимание при проектировании, разводке и разводке высокочастотных печатных плат выше 2G?
Высокочастотные печатные платы выше 2G относятся к проектированию радиочастотных схем и не входят в сферу обсуждения проектирования высокоскоростных цифровых схем. Компоновку и маршрутизацию радиочастотной цепи следует рассматривать вместе с принципиальной схемой, поскольку компоновка и маршрутизация будут вызывать эффекты распределения.
Более того, некоторые пассивные устройства в конструкции радиочастотных схем реализуются посредством параметрического определения и медной фольги специальной формы. Поэтому необходимы инструменты EDA для предоставления параметрических устройств и редактирования медной фольги специальной формы.
Платная станция Mentor имеет специальный радиочастотный модуль проектирования, отвечающий этим требованиям. Более того, для общего проектирования радиочастотных цепей требуются специальные инструменты анализа радиочастотных цепей, наиболее известным в отрасли является программа eesoft компании Agilent, которая имеет хороший интерфейс с инструментами Mentor.
35. Каким правилам следует следовать при проектировании высокочастотных печатных плат выше 2G?
Для проектирования ВЧ-микрополосковых линий необходимо использовать инструменты трехмерного анализа поля для извлечения параметров линии передачи. Все правила должны быть указаны в этом инструменте извлечения полей.
36. Для печатной платы со всеми цифровыми сигналами на плате имеется источник тактовой частоты 80 МГц. Какую схему защиты следует использовать помимо использования проволочной сетки (заземления), чтобы обеспечить достаточную управляемость?
Чтобы обеспечить ходовые качества часов, не следует реализовывать их через защиту. Обычно тактовый сигнал используется для управления чипом. Общее беспокойство по поводу возможностей тактового привода вызвано множественными тактовыми нагрузками. Микросхема драйвера часов используется для преобразования одного тактового сигнала в несколько, и применяется соединение «точка-точка». При выборе чипа драйвера, помимо обеспечения того, чтобы он в основном соответствовал нагрузке и фронт сигнала соответствовал требованиям (как правило, тактовый сигнал является сигналом с эффективным фронтом), при расчете системного времени задержка тактового сигнала в драйвере чип надо учитывать.
37. Если используется отдельная плата тактового сигнала, какой интерфейс обычно используется, чтобы обеспечить меньшее влияние на передачу тактового сигнала?
Чем короче тактовый сигнал, тем меньше эффект линии передачи. Использование отдельной платы тактового сигнала увеличит длину маршрутизации сигнала. И заземление платы тоже проблема. Для передачи на большие расстояния рекомендуется использовать дифференциальные сигналы. Размер L может удовлетворить требования к емкости диска, но ваши часы не слишком быстры, в этом нет необходимости.
38, 27M, линия синхронизации SDRAM (80M-90M), вторая и третья гармоники этих линий синхронизации находятся как раз в диапазоне УКВ, и помехи очень велики после входа высокой частоты с приемной стороны. Какие еще хорошие способы есть, помимо сокращения длины строки?
Если третья гармоника большая, а вторая маленькая, возможно, это связано с тем, что коэффициент заполнения сигнала составляет 50 %, поскольку в этом случае сигнал не имеет четных гармоник. В это время необходимо изменить рабочий цикл сигнала. Кроме того, если тактовый сигнал является однонаправленным, обычно используется согласование конца истока. Это подавляет вторичные отражения, не влияя на частоту фронта тактовой частоты. Соответствующее значение на исходном конце можно получить, используя формулу, показанную на рисунке ниже.
39. Какова топология проводки?
Топологию некоторые еще называют порядком маршрутизации. Порядок подключения многопортовой подключенной сети.
40. Как настроить топологию проводки для улучшения целостности сигнала?
Такое направление сетевого сигнала является более сложным, поскольку для односторонних, двусторонних сигналов и сигналов разных уровней топология оказывает различное влияние, и трудно сказать, какая топология выгодна для качества сигнала. Более того, при предварительном моделировании выбор топологии очень важен для инженеров и требует понимания принципов схемы, типов сигналов и даже трудностей с подключением.
41. Как уменьшить проблемы с электромагнитными помехами за счет организации стека?
Прежде всего, следует учитывать электромагнитные помехи со стороны системы, и одна только печатная плата не может решить проблему. Я думаю, что в случае электромагнитных помех стекирование предназначено главным образом для обеспечения кратчайшего пути возврата сигнала, уменьшения площади связи и подавления помех дифференциального режима. Кроме того, уровень земли и уровень мощности тесно связаны, а расширение соответственно больше, чем уровень мощности, что хорошо для подавления синфазных помех.
42. Почему кладут медь?
Как правило, существует несколько причин для прокладки меди.
1. ЭМС. Для меди заземления или источника питания большой площади он будет играть экранирующую роль, а некоторые специальные, такие как PGND, будут играть защитную роль.
2. Требования к процессу печатной платы. Как правило, чтобы обеспечить эффект гальваники или ламинирования без деформации, медь укладывают на слой печатной платы с меньшим количеством проводов.
3. Требования к целостности сигнала: обеспечить полный обратный путь высокочастотным цифровым сигналам и сократить количество проводов в сети постоянного тока. Конечно, есть и причины тепловыделения, установка специального устройства требует прокладки меди и так далее.
43. В систему включены dsp и pld, на какие проблемы следует обратить внимание при проводке?
Посмотрите на соотношение скорости вашего сигнала и длины проводки. Если задержка сигнала в линии передачи сравнима со временем фронта смены сигнала, следует рассмотреть проблему целостности сигнала. Кроме того, для нескольких DSP топология маршрутизации тактовых сигналов и сигналов данных также будет влиять на качество и синхронизацию сигнала, что требует внимания.
44. Кроме проводки инструментов protel, есть ли еще хорошие инструменты?
Что касается инструментов, то помимо PROTEL существует множество инструментов для подключения, таких как MENTOR WG2000, серия EN2000 и powerpcb, Cadence allegro, zuken cadstar, cr5000 и т. д., каждый из которых имеет свои сильные стороны.
45. Что такое «путь возврата сигнала»?
Путь возврата сигнала, то есть обратный ток. При передаче высокоскоростного цифрового сигнала сигнал течет от драйвера по линии передачи печатной платы к нагрузке, а затем нагрузка возвращается к концу драйвера по земле или источнику питания по кратчайшему пути.
Этот обратный сигнал на землю или источник питания называется обратным путем сигнала. Доктор Джонсон объяснил в своей книге, что передача высокочастотного сигнала на самом деле представляет собой процесс зарядки диэлектрической емкости, расположенной между линией передачи и слоем постоянного тока. SI анализирует электромагнитные свойства этого корпуса и связь между ними.
46. Как провести анализ СИ на разъемах?
В спецификации IBIS3.2 есть описание модели разъема. Обычно используйте модель EBD. Если это специальная плата, например объединительная плата, требуется модель SPICE. Вы также можете использовать программное обеспечение для моделирования нескольких плат (HYPERLYNX или IS_multiboard). При построении многоплатной системы введите параметры распределения разъемов, которые обычно можно получить из руководства по разъемам. Конечно, этот метод не будет достаточно точным, но лишь бы он находился в пределах допустимого диапазона.
47. Какие существуют способы расторжения?
Завершение (терминал), также известное как сопоставление. Как правило, в зависимости от положения согласования оно делится на согласование активного конца и согласование клемм. Среди них согласование источника обычно представляет собой последовательное согласование резисторов, а согласование клемм обычно является параллельным согласованием. Существует множество способов, включая подтягивание резистора, понижение резистора, согласование Тевенина, согласование по переменному току и согласование диода Шоттки.
48. Какие факторы определяют способ расторжения (согласования)?
Метод согласования обычно определяется характеристиками БУФЕРА, условиями топологии, типами уровней и методами оценки, а также следует учитывать рабочий цикл сигнала и энергопотребление системы.
49. Каковы правила способа расторжения (согласования)?
Наиболее критической проблемой в цифровых схемах является проблема синхронизации. Целью добавления согласования является улучшение качества сигнала и получение определяемого сигнала в момент принятия решения. Для сигналов с эффективным уровнем качество сигнала стабильно при условии обеспечения времени установления и удержания; для задержанных эффективных сигналов, при условии обеспечения монотонности задержки сигнала, скорость задержки изменения сигнала соответствует требованиям. Некоторые материалы по сопоставлению есть в учебнике по продукту Mentor ICX.
Кроме того, в «Справочнике по черной магии высокоскоростного цифрового проектирования» есть глава, посвященная терминалу, в которой описывается роль согласования целостности сигнала на основе принципа электромагнитных волн, которую можно использовать для справки.
50. Могу ли я использовать модель устройства IBIS для моделирования логической функции устройства? Если нет, то как можно выполнить моделирование схемы на уровне платы и системы?
Модели IBIS являются моделями поведенческого уровня и не могут использоваться для функционального моделирования. Для функционального моделирования требуются модели SPICE или другие модели структурного уровня.
51. В системе, где сосуществуют цифровое и аналоговое, существует два метода обработки. Один из них — отделить цифровую землю от аналоговой. Бусины подключены, но питание не отключено; во-вторых, аналоговый источник питания и цифровой источник питания разделены и соединены с FB, а заземление является единым. Я хотел бы спросить г-на Ли, одинаков ли эффект от этих двух методов?
Надо сказать, что в принципе это то же самое. Потому что питание и земля эквивалентны высокочастотным сигналам.
Целью разделения аналоговых и цифровых частей является защита от помех, в основном от помех цифровых схем аналоговым цепям. Однако сегментация может привести к неполному обратному пути сигнала, что повлияет на качество цифрового сигнала и качество ЭМС системы.
Поэтому независимо от того, какая плоскость разделена, это зависит от того, увеличен ли путь возврата сигнала и насколько обратный сигнал мешает нормальному рабочему сигналу. Теперь существуют также некоторые смешанные конструкции, независимо от источника питания и заземления, при прокладке разделите схему и проводку по цифровой части и аналоговой части, чтобы избежать межрегиональных сигналов.
52. Правила техники безопасности: каковы конкретные значения FCC и EMC?
FCC: Федеральная комиссия по связи, Американская комиссия по связи.
ЭМС: электромагнитная совместимость, электромагнитная совместимость.
FCC — это организация по стандартизации, EMC — это стандарт. Существуют соответствующие причины, стандарты и методы испытаний для опубликования стандартов.
53. Что такое дифференциальное распределение?
Дифференциальные сигналы, некоторые из которых также называются дифференциальными сигналами, используют два идентичных сигнала противоположной полярности для передачи одного канала данных и полагаются на разницу уровней двух сигналов для принятия решения. Чтобы гарантировать полную согласованность двух сигналов, их необходимо держать параллельно во время подключения, а ширина линии и межстрочный интервал остаются неизменными.
54. Что такое программное обеспечение для моделирования печатных плат?
Существует множество типов моделирования, анализ целостности высокоскоростного цифрового сигнала, анализ моделирования (SI). Обычно используемое программное обеспечение - icx, signalvision, Hyperlynx, XTK, Spectrumquest и т. д. Некоторые также используют Hspice.
55. Как программное обеспечение для моделирования печатных плат выполняет моделирование LAYOUT?
В высокоскоростных цифровых схемах для улучшения качества сигнала и уменьшения сложности монтажа обычно используются многослойные платы, на которых назначаются специальные слои питания и слои заземления.
56. Как поступить с разводкой и проводкой, чтобы обеспечить стабильность сигналов выше 50 м?
Ключом к высокоскоростному подключению цифровых сигналов является уменьшение влияния линий передачи на качество сигнала. Поэтому размещение высокоскоростных сигналов на расстоянии более 100 м требует, чтобы трассы сигналов были как можно короче. В цифровых схемах высокоскоростные сигналы определяются временем задержки нарастания сигнала. Более того, разные типы сигналов (такие как TTL, GTL, LVTTL) имеют разные методы обеспечения качества сигнала.
57. Радиочастотная часть наружного блока, часть промежуточной частоты и даже часть низкочастотной схемы, которая контролирует наружный блок, часто размещаются на одной и той же печатной плате. Какие требования к материалу такой печатной платы? Как предотвратить взаимодействие ВЧ, ПЧ и даже низкочастотных цепей друг с другом?
Разработка гибридных схем представляет собой большую проблему. Трудно найти идеальное решение.
Как правило, радиочастотная схема спроектирована и подключена как независимая отдельная плата в системе, и имеется даже специальная экранирующая полость. Более того, РЧ-схема, как правило, является односторонней или двусторонней, и схема относительно проста, и все это направлено на уменьшение влияния на параметры распределения РЧ-цепи и улучшение согласованности РЧ-системы.
По сравнению с обычным материалом FR4, в ВЧ-платах обычно используются подложки с высокой добротностью. Диэлектрическая проницаемость этого материала относительно мала, распределенная емкость линии передачи мала, импеданс высок, а задержка передачи сигнала мала. В конструкции гибридных схем, хотя радиочастотные и цифровые схемы построены на одной и той же печатной плате, они обычно делятся на область радиочастотной схемы и область цифровой схемы, которые размещаются и подключаются отдельно. Используйте заземляющие переходы и экранирующие коробки между ними.
58. Что касается радиочастотной части, часть промежуточной частоты и часть низкочастотной схемы развернуты на одной и той же печатной плате. Какое решение есть у наставника?
Программное обеспечение Mentor для проектирования систем на уровне платы, помимо основных функций проектирования схем, также имеет специальный модуль радиочастотного проектирования. В модуле проектирования радиочастотных схем предоставляется параметризованная модель устройства, а также двунаправленный интерфейс со средствами анализа и моделирования радиочастотных цепей, такими как EESOFT; В модуле RF LAYOUT предусмотрена функция редактирования шаблонов, специально используемая для компоновки и подключения радиочастотных схем, а также имеется двусторонний интерфейс инструментов анализа и моделирования радиочастотных цепей, таких как EESOFT, которые могут помечать результаты анализа и моделирование обратно к принципиальной схеме и печатной плате.
В то же время, используя функцию управления проектированием программного обеспечения Mentor, можно легко реализовать повторное использование дизайна, разработку дизайна и совместное проектирование. Значительно ускорить процесс проектирования гибридных схем. Плата мобильного телефона представляет собой типичную смешанную схему, и многие крупные производители мобильных телефонов используют Mentor плюс eesoft от Angelon в качестве платформы для проектирования.
59. Какова структура продукта Mentor?
Инструменты для печатных плат Mentor Graphics включают серию WG (ранее veribest) и серию Enterprise (boardstation).
60. Как программное обеспечение для проектирования печатных плат Mentor поддерживает BGA, PGA, COB и другие пакеты?
Автоматический RE компании Mentor, разработанный в результате приобретения Veribest, является первым в отрасли бессеточным фрезерным станком с любым углом наклона. Как мы все знаем, для массивов с шаровой сеткой ключом к решению проблемы скорости маршрутизации являются устройства COB, безсеточные маршрутизаторы и маршрутизаторы под любым углом. В последней автоактивной RE для более удобного применения были добавлены такие функции, как проталкивание переходных отверстий, медная фольга, REROUTE и т. д. Кроме того, он поддерживает высокоскоростную маршрутизацию, включая маршрутизацию сигналов и маршрутизацию дифференциальных пар с требованиями по временной задержке.
61. Как программа проектирования печатных плат Mentor обрабатывает дифференциальные пары линий?
После того, как программное обеспечение Mentor определит свойства дифференциальной пары, две дифференциальные пары могут быть проложены вместе, при этом ширина линии, расстояние и длина дифференциальной пары строго гарантированы. Их можно автоматически разделять при столкновении с препятствиями, а метод перехода можно выбирать при смене слоев.
62. На 12-слойной печатной плате имеется три слоя источника питания 2,2 В, 3,3 В, 5 В, и каждый из трех источников питания находится на одном слое. Как быть с заземляющим проводом?
Вообще говоря, три блока питания соответственно расположены на третьем этаже, что лучше по качеству сигнала. Потому что маловероятно, что сигнал будет разделен по плоским слоям. Перекрестная сегментация является критическим фактором, влияющим на качество сигнала, который обычно игнорируется программным обеспечением для моделирования. Для силовых и заземляющих слоев это эквивалентно высокочастотным сигналам. На практике, помимо рассмотрения качества сигнала, необходимо учитывать факторы, связанные с плоскостью питания (использование соседней пластины заземления для уменьшения импеданса переменного тока плоскости питания) и симметрию суммирования.
63. Как проверить, соответствует ли печатная плата требованиям процесса проектирования, когда она покидает завод?
Многим производителям печатных плат необходимо пройти проверку целостности сети при включении питания до завершения обработки печатной платы, чтобы убедиться в правильности всех соединений. В то же время все больше и больше производителей также используют рентгеновский контроль для проверки некоторых дефектов во время травления или ламинирования.
Для готовой платы после обработки исправлений обычно используется тестовая проверка ICT, которая требует добавления контрольных точек ICT во время проектирования печатной платы. В случае возникновения проблемы можно также использовать специальное устройство рентгеновского контроля, чтобы исключить, вызвана ли неисправность обработкой.
64. Является ли «защита механизма» защитой корпуса?
Да. Корпус должен быть максимально герметичным, использовать меньше проводящих материалов или вообще не использовать их и быть максимально заземленным.
65. Нужно ли при выборе чипа учитывать проблему esd самого чипа?
Будь то двухслойная доска или многослойная доска, площадь грунта должна быть максимально увеличена. При выборе чипа следует учитывать ESD-характеристики самого чипа. Обычно они упоминаются в описании чипа, и даже производительность одного и того же чипа от разных производителей будет разной.
Уделите больше внимания конструкции и рассмотрите ее более детально, и работоспособность печатной платы будет в определенной степени гарантирована. Но проблема ЭСР все же может возникнуть, поэтому защита организации также очень важна для защиты ЭСР.
66. При изготовлении печатной платы, чтобы уменьшить помехи, должен ли заземляющий провод иметь замкнутую форму?
При изготовлении печатных плат, вообще говоря, необходимо уменьшать площадь шлейфа, чтобы уменьшить помехи. При прокладке грозозащитного провода его следует укладывать не в закрытом, а в древовидном виде. Площадь земли.
67. Если эмулятор использует один источник питания, а печатная плата использует один источник питания, следует ли соединять заземления двух источников питания вместе?
Было бы лучше, если бы можно было использовать отдельный источник питания, поскольку создать помехи между источниками питания непросто, но к большинству оборудования предъявляются особые требования. Поскольку эмулятор и печатная плата используют два источника питания, я не думаю, что они должны иметь одно и то же заземление.
68. Схема состоит из нескольких печатных плат. Должны ли они разделить землю?
Схема состоит из нескольких печатных плат, большинство из которых требуют общего заземления, поскольку использовать несколько источников питания в одной схеме нецелесообразно. Но если у вас особые условия, то можно использовать другой блок питания, помех конечно будет меньше.
69. Разработайте портативное устройство с ЖК-дисплеем и металлическим корпусом. При тестировании ESD он не может пройти тест ICE-1000-4-2, CONTACT может выдержать только 1100 В, а AIR может выдержать 6000 В. В тесте на соединение с электростатическим разрядом горизонтальное напряжение может выдерживать только 3000 В, а вертикальное — 4000 В. Частота процессора составляет 33 МГц. Есть ли способ пройти тест ESD?
Портативные устройства имеют металлический корпус, поэтому проблемы с электростатическим разрядом должны быть более очевидными, а ЖК-дисплеи также могут иметь более неблагоприятные явления. Если нет возможности изменить существующий металлический материал, рекомендуется добавить антиэлектрический материал внутрь механизма, чтобы укрепить заземление печатной платы, и в то же время найти способ заземления ЖК-дисплея. Конечно, как действовать, зависит от конкретной ситуации.
70. Какие аспекты ESD следует учитывать при разработке системы, содержащей DSP и PLD?
Что касается общей системы, то следует в первую очередь учитывать части, находящиеся в непосредственном контакте с телом человека, и обеспечить соответствующую защиту цепи и механизма. Что касается того, какое влияние ESD окажет на систему, это зависит от разных ситуаций.
Время публикации: 19 марта 2023 г.