¿Cuáles son los requisitos de cableado para la placa de circuito?
En el diseño de PCB, el cableado es un paso importante para completar el diseño del producto. Se puede decir que todos los preparativos preliminares están hechos. En toda la PCB, el proceso de diseño del cableado tiene la mayor claridad, las habilidades más pequeñas y la mayor carga de trabajo. El cableado de PCB incluye cableado de un solo lado, cableado de doble cara y cableado multicapa. También existen dos métodos de cableado: cableado automático y cableado interactivo. Antes del cableado automático, los cables con requisitos estrictos se pueden enrutar de forma interactiva de antemano. Se debe evitar que los bordes de los extremos de entrada y salida sean adyacentes y paralelos para evitar interferencias de reflexión. Si es necesario, se debe agregar aislamiento al cable de tierra y el cableado de dos capas adyacentes debe ser perpendicular entre sí. Es fácil que se produzca un acoplamiento parásito cuando se conectan en paralelo.
La tasa de enrutamiento del enrutamiento automático depende de un buen diseño. Las reglas de enrutamiento se pueden preestablecer, incluido el número de curvas, el número de orificios pasantes, el número de pasos, etc. Generalmente, primero se realiza el tendido de urdimbre tentativo, se conectan rápidamente los cables cortos y luego se realiza el cableado del laberinto. En primer lugar, los cables a tender se optimizan globalmente y los cables ya tendidos se pueden desconectar en caso necesario. E intente volver a cablear para mejorar el efecto general.
Para el diseño actual de PCB de alta densidad, creo que los orificios pasantes no son adecuados y desperdician muchos canales de cableado valiosos. Para resolver esta contradicción, han surgido tecnologías de vía ciega y vía enterrada, que no solo completan las funciones de los orificios pasantes, sino que también ahorran una gran cantidad de canales de cableado, haciendo que el proceso de cableado sea más conveniente, fluido y completo. El proceso de diseño de la placa PCB es un proceso complejo pero simple. Para dominarlo bien se requiere la experiencia de la mayoría de los diseñadores de ingeniería electrónica.
1 Manejo de los cables de alimentación y de tierra
Incluso si el cableado de toda la placa PCB está bien realizado, las interferencias causadas por una mala consideración de los cables de alimentación y de tierra reducirán el rendimiento del producto, a veces incluso afectando la tasa de éxito del producto. Por lo tanto, debemos prestar atención al cableado de los cables eléctricos y de tierra, minimizar la interferencia de ruido causada por los cables eléctricos y de tierra y garantizar la calidad del producto.
Para todo ingeniero que se dedica al diseño de productos electrónicos, tiene muy claro cómo se produce el ruido entre el cable de tierra y el cable de alimentación. Por ahora, solo describimos la supresión de ruido reduciendo el tipo:
(1), es bien conocido agregar capacitancia de desacoplamiento entre la fuente de alimentación y tierra.
(2) Amplíe el ancho de los cables de alimentación y de tierra tanto como sea posible, preferiblemente los cables de tierra sean más anchos que los cables de alimentación. Su relación es: cable de tierra>cable de alimentación>cable de señal. Por lo general, el ancho de la línea de señal es de 0,2 ~ 0,3 mm, la más estrecha puede ser de 0,05 ~ 0,07 mm y la línea de alimentación es de 1,2 ~ 2,5 mm.
Para PCB de circuitos digitales, se puede utilizar un conductor de tierra ancho para formar un bucle, es decir, una red de tierra (la tierra de los circuitos analógicos no se puede utilizar de esta manera).
(3) Utilice un área grande de capa de cobre como cable de tierra y conecte todas las áreas no utilizadas en el tablero impreso con cables de tierra como cables de tierra. O se puede convertir en una placa multicapa, con una capa de fuente de alimentación y una capa de cable a tierra.
2 * *Procesamiento de circuitos digitales y circuitos analógicos
Hoy en día, muchos PCB ya no son circuitos de una sola función (circuitos digitales o analógicos), sino que están compuestos por circuitos digitales y analógicos. . Por lo tanto, se debe considerar la interferencia mutua entre ellos al realizar el cableado, especialmente la interferencia de ruido del cable de tierra.
Los circuitos digitales tienen alta frecuencia y los circuitos analógicos tienen una fuerte sensibilidad. Para las líneas de señal, las líneas de señal de alta frecuencia deben mantenerse lo más alejadas posible de dispositivos de circuitos analógicos sensibles. Para el cable de tierra, solo hay un nodo en toda la PCB que conduce al mundo exterior, y es necesario solucionar los problemas digitales, analógicos y de conexión a tierra dentro de la PCB. De hecho, la tierra digital y la tierra analógica dentro de la placa están separadas y no conectadas entre sí. Solo están en la interfaz entre la PCB y el mundo exterior (como un enchufe). La tierra digital está ligeramente en cortocircuito con la tierra analógica. Tenga en cuenta que solo hay un punto de conexión. También hay algunos que no están en la PCB, lo que está determinado por el diseño del sistema.
3 La línea de señal se tiende sobre la capa eléctrica (tierra).
Al cablear placas impresas multicapa, dado que no quedan muchos cables en la capa de la línea de señal, agregar más capas provocará desperdicio y, en consecuencia, aumentará la carga de trabajo y el costo de producción. Para resolver este conflicto, considere el cableado en la capa eléctrica (tierra). Consideremos primero el poder y luego la clase. Porque lo mejor es preservar la integridad de la formación.
4 Manejo de las patas de conexión en conductores de gran superficie
En la puesta a tierra de gran superficie (electricidad), las patas de los componentes comunes están conectadas a ella, por lo que el procesamiento de los pines requiere una consideración exhaustiva . En términos de rendimiento eléctrico, es mejor que las almohadillas de los pines de los componentes estén completamente conectadas a la superficie de cobre, pero existen algunos peligros ocultos en la soldadura y el ensamblaje de componentes, como: ① La soldadura requiere un calentador de alta potencia . ②Es fácil provocar juntas de soldadura virtuales.
Por lo tanto, considerando el rendimiento eléctrico y los requisitos del proceso, se fabricó una almohadilla en forma de cruz, denominada escudo térmico, comúnmente conocida como almohadilla térmica. Esto puede reducir en gran medida la posibilidad de uniones de soldadura virtuales causadas por una disipación excesiva de calor de la sección transversal durante la soldadura. El manejo de las clavijas de tierra de los tableros multicapa es el mismo.
5 El papel del sistema de red en el cableado
En muchos sistemas CAD, el cableado se determina en función del sistema de red. Si la cuadrícula es demasiado densa y las rutas aumentan, pero el tamaño del paso es demasiado pequeño y los datos del dominio de dibujo son demasiado grandes, inevitablemente requerirá más espacio de almacenamiento para el dispositivo y también tendrá un gran impacto en la velocidad de ejecución del productos electrónicos informáticos. Pero algunos caminos no son válidos, como los caminos ocupados por las almohadillas de las patas de los componentes o por los orificios de montaje y fijación. La red es demasiado escasa y hay muy pocos caminos, lo que tiene un gran impacto en la tasa de distribución. Por lo tanto, se requiere un sistema de rejilla razonable para soportar el cableado.
La distancia entre las patas de una pieza estándar es de 0,1 pulgadas (2,54 mm), por lo que la base de un sistema de rejilla es generalmente de 0,1 pulgadas (2,54 mm) o menos que un múltiplo entero de 0,1 pulgadas, como como 0,05 pulgadas, 0,025 pulgadas, 0,02 pulgadas, etc.
6 Verificación de las reglas de diseño (DRC)
Una vez completado el diseño del cableado, es necesario verificar cuidadosamente si el diseño del cableado cumple con las reglas establecidas por el diseñador y en el Al mismo tiempo, confirme si las reglas establecidas cumplen con los requisitos del proceso de producción de PCB. La inspección general incluye los siguientes aspectos:
(1), la distancia entre cables y cables, cables y almohadillas de componentes, cables y orificios pasantes, almohadillas de componentes y orificios pasantes, y orificios pasantes y orificios pasantes. ¿Es razonable? y cumple con los requisitos de producción?
(2) ¿Son apropiados los anchos de los cables de alimentación y de tierra y los acoplamientos están apretados (baja impedancia de onda)? ¿Hay algún lugar en la PCB donde se pueda ensanchar el cable de tierra?
(3) Si se han tomado las mejores medidas para las líneas de señal clave, como la longitud más corta, líneas protegidas, separar claramente las líneas de entrada y de salida, etc.
(4) Si los circuitos analógicos y los circuitos digitales tienen cables de conexión a tierra independientes.
(Si los gráficos (como íconos, etiquetas) agregados a la PCB causarán cortocircuitos en la señal.
(6) Modifique algunos tipos de líneas insatisfactorias.
(¿Hay una línea de proceso en la PCB? ¿La máscara de soldadura cumple con los requisitos del proceso de producción, el tamaño de la máscara de soldadura es apropiado y hay caracteres y símbolos presionados en las almohadillas del dispositivo para evitar afectar la calidad de los aparatos eléctricos?
(8) Placa multicapa ¿Está estrechado el borde del marco exterior de la capa de alimentación intermedia? Si la lámina de cobre de la capa de alimentación queda expuesta fuera de la placa, es fácil provocar un cortocircuito <. /p>
Segundo diseño de PCB
En el diseño, el diseño es un vínculo importante. El resultado del diseño afectará directamente el efecto del cableado, por lo que se puede considerar que el diseño es razonable. primer paso para un diseño exitoso de PCB.
Hay dos formas de diseño, una es el diseño interactivo y la otra es el diseño automático. Generalmente se ajusta mediante el diseño interactivo sobre la base del diseño automático. En el diseño, las puertas se pueden reasignar de acuerdo con la situación del cableado, y las dos puertas se pueden intercambiar para lograr el mejor diseño después de completar el cableado. Puede devolver los documentos de diseño y la información relacionada y marcarlos en el esquema. diagrama para hacer que la información relevante en la placa PCB sea consistente con el diagrama esquemático, de modo que se puedan sincronizar futuras modificaciones de archivo y diseño, y la información relevante de la simulación se pueda actualizar para verificar las propiedades eléctricas del circuito a nivel de placa. Rendimiento y función.
-Considere la estética general
Si un producto tiene éxito, hay que prestar atención a la calidad interna y el otro es tener en cuenta la belleza general. Sólo si ambos son perfectos, el producto será perfecto para ser considerado exitoso.
En una PCB, la disposición de los componentes debe ser equilibrada, densa y ordenada, y no demasiado pesada.
-Verificación de diseño
Imprimir. ¿Las dimensiones del tablero son consistentes con los requisitos del dibujo de procesamiento? ¿Hay marcas de posicionamiento?
¿Están los componentes dispuestos de manera ordenada?
¿Hay piezas que necesitan ser reemplazadas fácilmente?
¿Es fácil insertar la regleta en el dispositivo? ¿Hay una distancia adecuada entre los elementos calefactores? p>¿La parte ajustable es fácil de ajustar?
¿Hay un flujo de aire claro en el área donde se requiere la disipación de calor? >
¿El flujo de señal es fluido y la interconexión es la más corta? p>
¿Es un enchufe, toma de corriente, etc.?
¿Conflicto con el diseño mecánico?
¿Has considerado el problema de la interferencia de línea?
El tercer tipo de diseño de PCB de alta velocidad
(1) Desafíos que enfrenta el diseño de sistemas electrónicos
Con el aumento a gran escala en la complejidad del diseño de sistemas y Integración, los diseñadores de sistemas electrónicos se dedican al diseño de circuitos por encima de 100 MHZ, y la frecuencia de funcionamiento del bus ha alcanzado o superado los 50 MHZ, y algunos incluso han superado los 100 MHZ. En la actualidad, alrededor del 50% de los diseños tienen frecuencias de reloj superiores a 50MHz y casi el 20% de los diseños tienen frecuencias de reloj superiores a 120MHz.
Cuando el sistema funciona a 50 MHz, se producirán efectos en la línea de transmisión y problemas de integridad de la señal; cuando el reloj del sistema alcance los 120 MHz, los PCB basados en métodos tradicionales no funcionarán a menos que se apliquen los conocimientos de diseño de circuitos de alta velocidad. . Por lo tanto, la tecnología de diseño de circuitos de alta velocidad se ha convertido en un método de diseño que los diseñadores de sistemas electrónicos deben utilizar. Sólo utilizando la tecnología de diseño de los diseñadores de circuitos de alta velocidad se puede lograr la controlabilidad del proceso de diseño.
(2). ¿Qué es un circuito de alta velocidad?
En general, se cree que si la frecuencia de un circuito lógico digital alcanza o supera los 45 MHZ ~ 50 MHZ, y los circuitos que funcionan por encima de esta frecuencia ya representan una cierta proporción (como 1/3) de toda la electrónica sistema, se llama Es un circuito de alta velocidad.
De hecho, la frecuencia armónica del flanco de la señal es mayor que la frecuencia de la señal misma. Este es un resultado inesperado de la transmisión de la señal causada por los flancos ascendentes y descendentes (o transiciones de señal) de la señal. señal. Por lo tanto, generalmente se cree que si el retardo de propagación de la línea es mayor que la mitad del tiempo de subida del extremo de transmisión de la señal digital, este tipo de señal se considera una señal de alta velocidad, lo que produce un efecto de línea de transmisión.
La transmisión de la señal se produce en el momento en que cambia el estado de la señal, como el tiempo de subida o bajada. La señal tarda un tiempo fijo en viajar desde el extremo conductor hasta el extremo receptor. Si el tiempo de transmisión es inferior a la mitad del tiempo de subida o bajada, la señal reflejada desde el extremo receptor llegará al extremo conductor antes de que la señal cambie de estado. Por el contrario, la señal reflejada llegará al conductor después de que la señal cambie de estado. Si la señal reflejada es fuerte, la forma de onda superpuesta puede cambiar el estado lógico.
(3) Medición de señales de alta velocidad
Hemos definido los requisitos previos para el efecto de línea de transmisión anteriormente, pero ¿cómo sabemos si el retraso de la línea es mayor que el aumento de la señal? tiempo de 1/2 el conductor? En general, el valor típico del tiempo de subida de la señal se puede proporcionar en el manual del dispositivo y el tiempo de propagación de la señal está determinado por la longitud real del cableado en el diseño de la PCB. La siguiente figura muestra la correspondencia entre el tiempo de subida de la señal y la longitud de enrutamiento permitida (retraso).
El retardo por unidad de pulgada en la PCB es de 0,167 ns. Sin embargo, si hay muchas vías, muchos pines de dispositivo y muchas restricciones en la línea de la cuadrícula, el retraso aumentará. Por lo general, el tiempo de subida de la señal de los dispositivos lógicos de alta velocidad es de aproximadamente 0,2 ns. Si hay un chip de GaAs en la placa, la longitud máxima del cableado es 7,62 mm. Sea Tr el tiempo de subida de la señal y Tpd. el retardo de propagación de la línea de señal. Si Tr≥4Tpd, la señal cae en el área segura. Si 2Tpd≥Tr≥4Tpd, la señal cae en el área de incertidumbre. Si Tr≤2Tpd, la señal cae en el área del problema. Para señales que caen en áreas inciertas y problemáticas, se deben utilizar métodos de enrutamiento de alta velocidad.
(4). ¿Qué es una línea de transmisión?
Las pistas en la PCB pueden ser equivalentes a capacitores, resistencias e inductores en serie y en paralelo, como se muestra en la siguiente figura. Los valores típicos para resistencias en serie son 0,25-0,55 ohmios/pie, y para resistencias en paralelo la resistencia suele ser mayor debido a la capa de aislamiento. Después de agregar resistencia parásita, capacitancia e inductancia al cableado de la PCB real, la impedancia resultante en el cableado se denomina impedancia característica Zo. Cuanto más ancho sea el diámetro del cable, más cerca estará de la fuente de alimentación/tierra, o cuanto mayor sea la constante dieléctrica de la capa de aislamiento, menor será la impedancia característica. Si la impedancia de la línea de transmisión y el extremo receptor no coinciden, la señal de corriente de salida y el estado estable final de la señal serán diferentes, lo que hará que la señal se refleje en el extremo receptor. Esta señal reflejada se transmitirá. Regresa al extremo de transmisión de la señal y se refleja nuevamente. A medida que la energía disminuye, la amplitud de la señal reflejada disminuye hasta que el voltaje y la corriente de la señal se estabilizan. Este efecto se llama oscilación y las oscilaciones en una señal a menudo se pueden ver en los flancos ascendente y descendente de la señal.
(5) Efecto de la línea de transmisión
Basado en el modelo de línea de transmisión definido anteriormente, en resumen, la línea de transmisión tendrá el siguiente impacto en todo el diseño del circuito.
Señales reflejadas
Error de retardo y temporización Error de retardo y temporización
Errores de nivel lógico de cruce múltiple Error de conmutación
Sobreimpulso y subimpulso Sobreimpulso/ undershoot
Ruido (o diafonía) causado por diafonía
Radiación electromagnética
5.1 Señal reflejada
Si las pistas no terminan correctamente ( coincidencia de terminales), el pulso de señal del extremo conductor se reflejará en el extremo receptor, lo que causará efectos inesperados y distorsionará el perfil de la señal. Cuando la distorsión es muy obvia, puede dar lugar a diversos errores y provocar fallos en el diseño. Al mismo tiempo, aumenta la sensibilidad de la señal distorsionada al ruido, lo que también puede provocar fallos de diseño. Si la situación anterior no se considera lo suficiente, la EMI aumentará significativamente, lo que no solo afectará los resultados de su propio diseño, sino que también provocará la falla de todo el sistema.
Las principales causas de las señales reflejadas son: cableado demasiado largo; terminaciones de líneas de transmisión no coincidentes, capacitancia o inductancia excesiva y falta de coincidencia de impedancia.
5.2 Retardo y error de sincronización
El retraso de la señal y el error de sincronización se manifiestan como: cuando la señal cambia entre los umbrales alto y bajo del nivel lógico, la señal no salta dentro de un período de tiempo. Los retrasos excesivos en la señal pueden provocar errores de sincronización e interrumpir la funcionalidad del dispositivo.
Los problemas suelen surgir cuando hay varios receptores. El diseñador del circuito debe determinar el retraso de tiempo en el peor de los casos para garantizar la corrección del diseño. Razones del retraso de la señal: sobrecarga del controlador y cableado demasiado largo.
5.3 Múltiples errores de cruce del umbral de nivel lógico
Durante el proceso de salto, la señal puede cruzar el umbral de nivel lógico varias veces, lo que resulta en este tipo de error. El error de cruces múltiples del umbral de nivel lógico es una forma especial de oscilación de la señal, es decir, la oscilación de la señal ocurre cerca del umbral de nivel lógico, y los cruces múltiples del umbral de nivel lógico conducirán a una disfunción lógica. Las causas de las señales reflejadas incluyen: trazas excesivamente largas, líneas de transmisión sin terminar, capacitancia o inductancia excesiva y desajustes de impedancia.
5.4 Sobrepaso y falta de alcance
El sobrepaso y la falta de alcance se deben a dos razones: la línea es demasiado larga o la señal cambia demasiado rápido. Aunque el extremo receptor de la mayoría de los componentes está protegido por un diodo de protección de entrada, a veces estos niveles excesivos pueden exceder con creces el rango de voltaje de suministro del componente, dañando el componente.
5.5 Diafonía
Difonía significa que cuando una señal pasa a través de una línea de señal, se inducirán señales relacionadas en las líneas de señal adyacentes en la placa PCB, lo que se denomina diafonía.
Cuanto más cerca esté la línea de señal del cable de tierra, mayor será el espacio entre líneas y menor será la señal de diafonía. Las señales asíncronas y las señales de reloj son más propensas a sufrir interferencias. Por lo tanto, la forma de eliminar la diafonía es eliminar las señales con diafonía o proteger las señales con interferencias graves.
5.6 Radiación electromagnética
Emi (interferencia electromagnética) es una interferencia electromagnética. Sus problemas incluyen la radiación electromagnética excesiva y la sensibilidad a la radiación electromagnética. La interferencia electromagnética significa que cuando se enciende un sistema digital, irradiará ondas electromagnéticas al entorno circundante, interfiriendo así con el funcionamiento normal de los equipos electrónicos en el entorno circundante. La razón principal es que la frecuencia de funcionamiento del circuito es demasiado alta y el diseño no es razonable. Actualmente existen herramientas de software para la simulación de interferencias electromagnéticas, pero los simuladores de interferencias electromagnéticas son costosos y difíciles de establecer parámetros de simulación y condiciones límite, lo que afectará directamente la precisión y practicidad de los resultados de la simulación. La forma más común es aplicar reglas de diseño de control EMI a cada aspecto del diseño para lograr un control basado en reglas en cada aspecto del diseño.
(6) Métodos para evitar efectos en las líneas de transmisión
En vista de los impactos causados por los problemas de las líneas de transmisión anteriores, hablaremos de métodos para controlar estos impactos desde los siguientes aspectos.
6.1 Controlar estrictamente la longitud de los cables de red clave.
Si hay bordes de alta velocidad en el diseño, se debe considerar el efecto de la línea de transmisión en la PCB. Todos los chips de circuitos integrados rápidos que se utilizan comúnmente hoy en día con frecuencias de reloj muy altas tienen este problema. Existen algunos principios básicos para resolver este problema: si se utilizan circuitos CMOS o TTL para el diseño, la frecuencia de funcionamiento debe ser inferior a 10 MHz y la longitud del cableado no debe ser superior a 7 pulgadas. La longitud del cableado no debe exceder las 1,5 pulgadas a 50MHz. Si la frecuencia de funcionamiento es igual o superior a 75 MHz, la longitud del cableado debe ser de 1 pulgada. La longitud máxima del cableado para chips de GaAs debe ser de 0,3 pulgadas. Si se excede este estándar, pueden ocurrir problemas en la línea de transmisión.
6.2 Planificar razonablemente la topología del cableado.
Otra forma de abordar los efectos de la línea de transmisión es elegir la ruta de enrutamiento y la topología de terminación correctas.
La topología de cableado se refiere a la secuencia de cableado y la estructura de cableado de un cable de red. Cuando se utilizan dispositivos lógicos de alta velocidad, a menos que las longitudes de rama de las pistas se mantengan cortas, las señales con cambios rápidos de borde serán distorsionadas por las pistas de rama en el tronco de señal. Normalmente, el cableado de PCB adopta dos topologías básicas: cableado en cadena y cableado en estrella.
Con el cableado en cadena, el cableado comienza en el extremo del conductor y va a cada extremo del fregadero en secuencia. Si se utiliza una resistencia en serie para cambiar las características de la señal, la resistencia en serie debe colocarse cerca del extremo del controlador. El cableado en cadena funciona mejor cuando se trata de controlar la interferencia armónica en el cableado. Sin embargo, este método de enrutamiento tiene la tasa de enrutamiento más baja y el enrutamiento al 100% no es fácil. En el diseño real, hacemos que la longitud de la rama del cableado en cadena sea lo más corta posible y el valor de longitud segura debe ser: retraso del ramal.
Por ejemplo, la longitud del extremo de la rama en circuitos TTL de alta velocidad debe ser menos de 1,5 pulgadas. Esta topología ocupa menos espacio de enrutamiento y puede terminarse con una sola coincidencia de resistencia. Sin embargo, esta estructura de cableado hace que la recepción de señales en diferentes extremos receptores de señales sea asíncrona.
La topología en estrella puede evitar eficazmente el problema de la asincronización de la señal del reloj, pero es muy difícil completar el cableado manualmente en una PCB de alta densidad. Usar un enrutador automático es la mejor manera de realizar el cableado en estrella. Se requiere una resistencia terminal en cada rama. La resistencia de la resistencia terminal debe coincidir con la impedancia característica del cable de conexión. Esto se puede calcular manualmente o utilizando una herramienta CAD para calcular el valor de impedancia característica y el valor de resistencia de coincidencia del terminal.
En los dos ejemplos anteriores, se utiliza una resistencia de terminación simple, pero en realidad, puedes optar por utilizar terminaciones más complejas. La primera opción es el terminal correspondiente RC. El terminal de coincidencia RC puede reducir el consumo de energía, pero solo se puede utilizar cuando la operación de la señal es estable. Este método es mejor para hacer coincidir las señales de la línea de reloj. La desventaja es que la capacitancia en los terminales de adaptación RC puede afectar la forma y la velocidad de propagación de la señal.
Los terminales de coincidencia de resistencias en serie no causarán un consumo de energía adicional, pero ralentizarán la transmisión de la señal. Este método se utiliza para circuitos de conductores de autobuses que se ven menos afectados por los retrasos. La ventaja de los terminales de coincidencia de resistencias en serie es que pueden reducir la cantidad de dispositivos utilizados en la placa y reducir la densidad de conexión.
El método final consiste en separar los terminales coincidentes. Por tanto, el componente correspondiente debe colocarse cerca del extremo receptor. Su ventaja es que no bajará la señal y puede evitar muy bien el ruido. Normalmente se utiliza para señales de entrada TTL (ACT, HCT, FAST).
Además, también se debe considerar el tipo de embalaje y el tipo de montaje de las resistencias coincidentes del terminal. Generalmente, la resistencia del montaje en superficie SMD es menor que la de los componentes con orificio pasante, por lo que los componentes empaquetados SMD se convierten en la primera opción. Si elige una resistencia en serie normal, puede elegir entre métodos de instalación vertical y horizontal.
En el modo de montaje vertical, un pasador de montaje de la resistencia es muy corto, lo que puede reducir la resistencia térmica entre la resistencia y la placa de circuito, lo que facilita que el calor de la resistencia se disipe en el aire. Sin embargo, las instalaciones verticales más largas aumentan la inductancia de la resistencia. El método de instalación horizontal tiene una inductancia más baja debido a la instalación más baja. Sin embargo, una resistencia sobrecalentada se desviará y, en el peor de los casos, la resistencia se convertirá en un circuito abierto, lo que provocará una falla en la coincidencia de terminaciones del cableado de la PCB y se convertirá en un factor potencial de falla.
6.3 Métodos para suprimir la interferencia electromagnética
Resolver el problema de integridad de la señal mejorará la compatibilidad electromagnética (EMC) de la PCB. Entre ellos, es muy importante asegurarse de que la placa PCB tenga una buena conexión a tierra. Para diseños complejos, utilizar capas de señal y de tierra es un enfoque muy eficaz. Además, reducir la densidad de la señal en la capa más externa de la placa de circuito también es una buena forma de reducir la radiación electromagnética. Este enfoque se puede lograr diseñando y fabricando PCB utilizando tecnología de "acumulación" de "capa superficial". Las capas superficiales se logran agregando una combinación de finas capas aislantes y microagujeros para penetrar estas capas en los PCB de proceso comunes. Se pueden enterrar resistencias y condensadores debajo de la capa superficial, y la densidad de cableado por unidad de área casi se duplicará, reduciendo así el tamaño de la PCB. La reducción del área de la PCB tiene un gran impacto en la topología del cableado, lo que significa que el bucle de corriente se reduce, la longitud del cableado derivado se reduce y la radiación electromagnética es aproximadamente proporcional al área del bucle de corriente; Al mismo tiempo, el tamaño pequeño significa que se pueden utilizar dispositivos de empaquetado de pines de alta densidad, reduciendo así la longitud del cable de conexión, reduciendo así el bucle de corriente y mejorando las características de compatibilidad electromagnética.
6.4 Otras tecnologías disponibles
Para reducir el exceso de voltaje instantáneo en la fuente de alimentación del chip del circuito integrado, se deben agregar condensadores de desacoplamiento al chip del circuito integrado. Esto puede eliminar eficazmente el impacto de las rebabas en la fuente de alimentación y reducir la radiación del circuito de alimentación a la placa impresa.
Los condensadores de desacoplamiento funcionan mejor para suavizar los fallos cuando están conectados directamente a los pines de alimentación del IC en lugar de al plano de alimentación. Esta es la razón por la que algunos dispositivos tienen condensadores de desacoplamiento en los enchufes y algunos dispositivos requieren que la distancia entre el condensador de desacoplamiento y el dispositivo sea lo suficientemente pequeña.
Todos los dispositivos de alta velocidad y alta potencia deben colocarse juntos tanto como sea posible para reducir el exceso instantáneo del voltaje de la fuente de alimentación.
Sin un plano de potencia, las conexiones eléctricas largas pueden formar bucles entre las señales y los circuitos de retorno, convirtiéndose en fuentes de radiación y circuitos susceptibles.
La situación en la que los cables forman un bucle que no pasa por el mismo cable de red ni por otros cables se denomina bucle abierto. Si el bucle pasa a través de otros cables del mismo cable de red, forma un bucle cerrado. Ambos casos crean efectos de antena (antenas de línea y antenas de cuadro). La antena genera radiación EMI y también es un circuito sensible. El cierre del circuito es una cuestión que debe considerarse porque la radiación que produce es aproximadamente proporcional al área del circuito cerrado.
Conclusión
El diseño de circuitos de alta velocidad es un proceso de diseño muy complejo. Utilice el editor de enrutamiento de ZUKEN y el software de análisis EMC/EMI (INCASES, Hot-Stage) para analizar y encontrar problemas. Los métodos presentados en este artículo están diseñados específicamente para resolver estos problemas de diseño de circuitos de alta velocidad. Además, hay muchos factores a considerar al diseñar circuitos de alta velocidad, y estos factores a veces son antagónicos entre sí. Si los dispositivos de alta velocidad se colocan cerca unos de otros, la latencia puede reducirse, pero pueden producirse interferencias y efectos térmicos importantes. Por lo tanto, en el diseño, es necesario sopesar varios factores y hacer consideraciones de compromiso integrales para que no solo cumpla con los requisitos de diseño, sino que también reduzca la complejidad del diseño. La adopción de métodos de diseño de PCB de alta velocidad constituye la controlabilidad del proceso de diseño. ¡Solo cuando sea controlable podrá ser confiable y exitoso!