التقنيات اللازمة لتنفيذ الدوائر الرقمية ذات السرعة العالية ودائرة Rf على مجلس واحد

PCB Stack-Up and Material Selection

اختيار لاملاءة مناسبة

وتؤثر المواد الغذائية من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تأثيراً عميقاً على كل من سلامة الإشارات الرقمية وأداء الترددات، بينما يعاني نموذج الإبلاغ الرباعي الموحد من ارتفاع في مستويات الديكليات وعدم الاتساق في الرخصة عند ارتفاع عدد الترددات فوق بضع مئات من الميغاهرتز، كما أن التصميمات التي تشمل الدوائر الزجاجية الضيقة التي تعمل فوق 1 جيهرتز، والمواد المنخفضة الضائعة مثل سلسلة روجرز 4000، أو إيسول

منظمة ستاك أوب

فطبقة مصممة جيداً تفصل بين المجالين الرقمي وشبكة الترددات المتوسطة، مادياً وكهربياً، وقد يخصص كومة نموذجية من ثمانية طوابق أعلى طبقة لمكونات الترددات الفوقية ومرجعها الأرضي، والطبقة المتوسطة للخطوط الرقمية العالية السرعة، والكهرباء، والطبقات السفلية للإشارات الرقمية الإضافية أو الطائرة الأرضية الثانية، والمفتاح هو وضع أجهزة قياسية ذات ترددات ذاتية دوارية ممتدة

التقنيات الأرضية المتقدمة

Split Ground Plans and Stitching Vias

المادة الأصلية التي ذكرت باستخدام مناطق أرضية منفصلة مرتبطة بنقطة واحدة، وفي الممارسة العملية، يتوقف التنفيذ على مدى الترددات، أما بالنسبة للمجالس ذات العلامات المختلطة التي تعمل تحت بضع مئات من الميغاهرتز، فإن وجود طائرة أرضية مقسمة ذات جسر واحد أو وصلة من الخيوط، يمكن أن يكون فعالاً، غير أن وجود عناصر ثابتة غير مشبوهة على طول خط العرض أعلى من 500 ميغاهيرتز، فإن وجود منطقة أرضية مقسمة في كثير من نوعها.

تحديد العناصر الأساسية لإطار النتائج

وتحتاج دوائر الترددات الرجعية - مثل الناموسيات المحلية، ومضخات الطاقة، والمزلاجات - إلى وصلة أرضية منخفضة المولدات، وتستخدم قنابل متعددة مباشرة تحت أغطية المكون الأرضي للتقليل إلى أدنى حد من خط الاستنفاد الأرضي، وتنظر في استخدام قنابل أرضية في المعبد نفسه (عبر الطلاء) إذا سمح المصنع بملأها، وهذه التقنية تقلل طبقة الطوبية إلى الصفر تقريبا.

مكان العودة الأرضية

ويجب أن يكون لكل أثر رقمي سريع جدا طريق العودة الأرضية، ومن الناحية المثالية، ينبغي وضع أرض عبر كل إشارة في حدود 1 ملم من كل إشارة عبر تلك التحولات بين طبقات، مما يكفل عودة التدفقات الحالية مباشرة تحت أثر الإشارة، وتقليل منطقة الحلقة إلى أدنى حد، والإشعاع، وبالنسبة للأزواج المتمايزين، وضع أرضا عن طريق التماثل بين قنينتي الإشارة.

تصميم الإغمات الخاضعة للرقابة

Microstrip vs. Stripline

(أ) التلقيح المتحكم به إلزامي بالنسبة لأثر الترددات الفوقية، وهو أيضاً مفيد للحافلات الرقمية ذات السرعة العالية (مثلاً، السحب من السحب، الأشعة المميتة، النسيج من نوع (UB 3.x) - إن الهياكل المشتركة للنقل هي مصغرة (تتتعقّب على طبقة خارجية معطّلة تحت سطح الأرض) وخط سلك (ت ترسّب)

سلة السلك والتطهير

وبالنسبة لإحدى الحالات، فإن النطاقات المطلوبة في نطاقات الاستطلاع ذات الطول الغذائي، وهي آثار أوسع أقل ضياعية وأيسر تصنيعاً، غير أنها تستهلك حيزاً في اللوحات، وقد تخلق مشاكل في التقارب إذا ما وضعت على نحو مفرط بالقرب من آثار أخرى، وتحتفظ بثلاثة أضعاف على الأقل بتركيب الموجات المتناهية الصغر للإشارة المتاخمة لإبقاء التداخل دون المستويات المقبولة.

إعاقة الخط الرقمي

وبالنسبة للحافلات الرقمية، تهدف إلى تضخيم 50 درجة من الصفات الخاصة بالخطوط الوحيدة العضوية و100 درجة من الأزواج المتمايزة، وهي قيم معيارية يصمم العديد من البلدان الجزرية النامية لقيادتها، وتضع مقاومة إنهاء السلسلة بالقرب من السائق لتضاهي النقص في المصادر وتستوعب الأفكار، وتلتزم الوصلات بين الذاكرة وذاكرة نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج بالطب الطبقية، وتضمن أن جميع الآثار متطابقة في ميزانية التوقيت.

التنسيب والتجزئة المادية

المنطقة - القاعدة العيون

(ج) أن تقسم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى مناطق مادية متميزة: منطقة ترددات الموجات المتوسطة، ومنطقة رقمية عالية السرعة، ومنطقة طاقة، وتضع منطقة الترددات المتوسطة بالقرب من موصل الحافة أو ميناء الهوائي لتقليل طول التتبع إلى أدنى حد، وينبغي أن تكون المنطقة الرقمية ذات السرعة العالية أبعد ما يكون عن منطقة الترددات المتوسطة، على الوجه المقابل للمركبة.

العناصر في الحدود

(أ) أن يجلس المحولون من نوع المدوّن إلى الرقمي والمحولون من الرقم إلى اللغتين في واجهة بين المجالين الرقمي ومجالات الترددات الرقمية، وأن يضعوا هذه المحولات على حدود المنطقتين، مع دبابيس الشعار التي تواجه الجانب المائي والعلامات الرقمية التي تواجه الجانب الرقمي، وأن يستخدموا غطاء أرضي تحت جهاز التحويل إذا أوصت بذلك صحيفة بيانات رقمية لكسر الصلة الأرضية.

عزلة عبر الكشافة

Create ground keepout areas (no copper) under sensitive RF components such as inductors and VCOs to reduce parasitic capacitance to the ground plane. Similarly, keep high-speed digital traces at least 10 mm away from any RF component that is not shielded. If board space is tight, use a ground fence (rows of vias connected to ground) around the RF section to create a Faraday cage effect.

تصميم الإشارات المختلطة

خطط السلطة المنفصلة

ويمكن بسهولة أن ينتقل التحول الرقمي عن طريق طائرات الطاقة المشتركة إلى خطوط الإمداد في إطار الترددات، ومن الأفضل تخصيص طائرات مستقلة لتوليد الطاقة للقسمين الرقمي وأجهزة التردد، وإذا تعذر ذلك، استخدام انقطاع الكهرباء لفصل المجالين جسدياً وربطهما عبر جهاز ضيق أو محصن، كما أن الخرزة الحديدية توفر درجة عالية من الارتداد عند مرور العاصمة.

الفصل والتجاوز

وينبغي أن يكون لكل مركز عامل من مراكز المراقبة العاملة مكثفات للتشبيك لكل ملصق كهربائي، وبالنسبة للأجهزة الرقمية، يستخدم مزيجاً من أجهزة التكتل الكهربائي السوائب (10-100 ميكرووفلور) وأجهزة قياسية صغيرة متعددة الطوابق (0.1 ميكروفلورو و 0.01 ميكروو ف) قريبة من الدبوس، وبالنسبة لمراكز تصنيع المركبات ذات الترددات الكهربية، تستخدم أجهزة اتصال ذات غطاء منخفض (100).

هدف منع الحمل من قبل الشرطة الوطنية

ويجب أن تكون شبكة توزيع الطاقة في حالة ضعف في جميع مجالات الاهتمام بالترددات، وبالنسبة للدوائر الرقمية، فإن الازدحام المستهدف غالباً ما يقل عن 0.1 من المقياس النهائي من العاصمة إلى التردد المبدل، وبالنسبة لدوائر الترددات الترددية، ينبغي أن يظل الازدحام دون بضعة أوهام في تردد التشغيل، واستخدام أدوات المحاكاة مثل شركة SIwave أو PowerSI لنموذج جهاز PDN، وتحديد الاحتياطات الإضافية التي يمكن أن تكون ذروة.

استراتيجيات التخلص من الحافلات المختلطة

عدد السيارات الرقمية

ويجب توجيه الحافلات الرقمية العالية السرعة (مثلاً، DDR4، PCIe، Gigabit Ethernet) إلى جانب التلاعب المراقب ومطابقة طولها، والاحتفاظ بأطول التعقب قدر الإمكان للتقليل إلى أدنى حد من التأخير والتفكير، وتجنب الركن الحاد البالغ 90 درجة، واستخدام أجهزة التجميل ذات المقاييس ذات الصلة بالمجموعة، بدلاً من ذلك، استخدام إشارات العزلة ذات الترددات (DQS).

RF Trace Routing

وينبغي أن تكون آثار الترددات المتوسطة الحجم قصيرة ومباشرة بقدر الإمكان، وكل نبرة تخلق انقطاعاً في الحركة؛ وتستخدم نحلاً محاكاة مع تعويض للحفاظ على طول كهربائي ثابت؛ وتتجنب آثار الترددات على الثغرات في الطائرة الأرضية، لأن هذا يغير من الاختلالات السمية ويسبب انعكاسات قوية؛ وإذا كان يتعين على جهاز تتبع الترددات أن يغير طبقات أو يضع طريقين أو أكثر من أجهزة القياس المتاخمة للانتقال لضمان استمرارية.

Clock and Sensitive Signal Routing

وتثير إشارات القفل إشكالية خاصة لأنها دورية وغنية في الوئام، وتبقي جميع آثار الساعات قصيرة قدر الإمكان وتضعها على نفس طبقة أرضية واضحة تحتها، ولا تتجه إلى أي أثر من RF، وإذا كان عليها أن تعبر أو تستخدم مسارات أوتونية على طبقات مختلفة تفصلها طائرة أرضية، ومقاومو سلسلة الاستخدام أو خنادق على مدار الساعة لتقليل معدل الارتداد والارتطام.

تقنيات الشحن والتخلي

Metal Cans and Ground Fences

وعندما لا يمكن للمباعدة بين السفن أن تحقق عزلة كافية، تضاف علب در المعادن إلى أجزاء من مرفق النتائج، ويجب بيعها إلى خاتم أرضي صلب على هيئة PCB مع العديد من القنوات الأرضية حول المحيط، وضمان ألا يكون للدرع أي صدمات داخل نطاق الترددات التشغيلية، وكي يخلق، كبديل أدنى تكلفة، سياجا أرضيا بوضع صف من القوارير في نمط تنازلي حول منطقة RF، ثم يباع إلى حد أدنى.

مواد القصاص المدفنة والمواد الخاملة

وتستفيد بعض التصميمات الرقمية ذات السرعة العالية والنموذجية من طبقات القدرة المتأصلة - وهي مادة غذائية رقيقة جدا بين الطاقة والطائرات الأرضية لتوفير التفكك العالي التردد، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن وضع مستهلكي الطاقة الكهربائية (مثلاً، أو صحائف الأسمدة أو الرغاوي المحملة بالكربون) على المناطق الرقمية الضارة لإبطال الانبعاثات المشععة، وهذه المواد هي تقنيات خاسرة وينبغي استخدامها فقط.

ملء خطوط I/O

وينبغي أن تُستحوذ جميع الإشارات التي تعبر من المنطقة الرقمية إلى منطقة الترددات الترددية، وأن تستخدم مرشحات منخفضة الترميز مع ترددات مقطعة تحت نطاق الترددات الترددية، أو تستخدم حزاماً خصبة في سلسلة مع خط الإشارة، أما بالنسبة لخطوط المراقبة الرقمية (مثلاً، أو نظام الأفضليات المعمم، أو نظام GPIO)، فإن سلسلة من المقاومات للضوضاء يتراوح عددها بين 10 و 100، ويمكن أن تمنع السفر من المصادر العالية إلى الأرض (10 إلى 100).

التبسيط والتحقق

محاكاة ما قبل الإجازة

قبل الالتزام بالتصميم، إجراء محاكاة مسبقة لمسار PDN ومسارات الإشارة الحرجة، أدوات مثل نظام تحديد الهوية، أو نظام المعلومات الإدارية المتكامل، أو ما يعادله من مصادر مفتوحة مثل نظام تبادل المعلومات المفتوح العضوية يمكن أن يتوقع حدوث تداخل، وخسارة في الإدخال، وخسارة في العودة، وهذه الخطوة تساعد على اختيار معايير وقيم عنصرية ملائمة.

محاكاة ما بعد انتهاء الخدمة

وبعد تحديد مسارات الحافلات الرقمية ذات السرعة العالية، استخلاص مقاييس S-parameters لتتبعات الترددات، وتقييم مخططات العين بالنسبة للحافلات الرقمية العالية السرعة، والتأكد من أن جميع أهداف العزلة قد تحققت، وعدم وجود آثار لها تضليل مفرط في الطول، وكذلك تحفيز التقريب بين المعتدي وناموسيات الضحايا باستخدام المذيبات الميدانية، وإذا كان العزل المتوقع أقل من 40 درناً، والنظر في إضافة أرض إضافية عبر أو في المسافات.

النموذج الأولي والقياس

وحتى مع المحاكاة الشاملة، فإن القياس ضروري، واستخدام جهاز تحليل شبكة ناقلات الأمراض لتمييز آثار الترددات وقياس فقدان العودة، ويمكن لمعدات التفريغ التي تستخدم في الزمن التحقق من ملامح التقادم للخطوط الرقمية، واستخدام أجهزة تحليل للطيف وأجهزة اختبار قريبة من الحقول لتحديد مواقع الضوضاء الساخنة، والارتقاء بالتغييرات في التصميم إلى أن يفي التصميم بالتفاصيل.

قائمة مرجعية للتصاميم العملية

• اختيار خسارة منخفضة، سعة دك مستقرة للترددات فوق 1 جيهرتز.
• استخدام مجموعة من 6 إلى 12 مطروحة من طائرات أرضية مخصصة لإطار الإبلاغ الموحد والمجالات الرقمية.
• :: تقسيم المجلس إلى مناطق رقمية عالية السرعة، ومناطق رقمية منخفضة السرعة مع حدود واضحة.
• تنفيذ طائرة أرضية صلبة وغير مكسورة، وإذا استخدمت الأجزاء، فإن التواصل مع نقطة واحدة وكثير من قنابل خياطة.
• تصميم جميع أشكال الترددات المتوسطة والأرقام القياسية الحرجة للاختراقات الخاضعة للرقابة (50 درجة مئوية واحدة، 100 درجة مئوية).
• وضع أجهزة التزيين أقرب ما يمكن إلى أجهزة التحكم الدولية ذات الحد الأدنى من المساحة
• إضافة أقفاص أو سياج أرضي حول كتل حساسه من RF.
• (أ) أن تُخيّل جميع خطوط I/O التي تعبر بين المجالين الرقمي وRF.
• -قيّم التلاعب بالجهاز المغناطيسي، و سلامة الإشارة، و "إم آي" قبل التلفيق
• النموذج الأولي والاختبار مع VNA، و TDR، ومحلل الطيف.

وبتطبيق هذه التقنيات بصورة منهجية، يمكن للمهندسين أن يحققوا ثنائي الفينيل متعدد الوسم الذي يلبي متطلبات الأداء الرقمية العالية السرعة والمتمثلة في إدارة النتائج، والمفتاح هو معالجة المجلس ليس على أنه تصميمين منفصلين يتلاقون في إحدى الشرائح الفرعية، بل على أنه نظام موحد يسهم فيه كل قرار - من الاختيار المادي إلى التنسيب - في السلامة العامة، وينتج عن التكامل، مع التخطيط الدقيق والتقدير الدقيق، منتجات أصغر وأسرع وأكثر موثوقية.

وللحصول على مزيد من القراءة، يرجى الرجوع إلى دليل مجلة " غلوبوف " بشأن تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المختلط و]T، مذكرة تطبيق بشأن وضع وتصميم نظم ذات إشارات مختلطة عالية السرعة .