در طراحی مدار دیجیتال با سرعت بالا، حفظ یکپارچگی سیگنال برای دستیابی به انتقال داده های قابل اعتماد، در میان فراگیرترین و مخرب ترین مسائل انعکاس سیگنال است - بازگشت جزئی از سیگنال زمانی که آن را با یک وقفه ضعیف در طول یک ردیابی PCB مواجه می شود، انعکاس باعث زنگ زدن، Overshoot، و افزایش تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، در نهایت منجر به به کاهش خطاهای فیزیکی و کاهش سرعت عملکرد، حتی می تواند سرعت و سرعت عملکرد را کاهش دهد.

درک انعکاس سیگنال

یک ردیابی PCB به عنوان یک خط انتقال رفتار می کند زمانی که زمان افزایش سیگنال کوتاه تر از تاخیر در امتداد ردیابی است (معمولا زمانی که طول ردیابی بیش از یک دهم طول الکتریکی سیگنال است) در چنین مواردی، ضریب سیگنال و جریان به عنوان یک موج الکترومغناطیسی، هدایت شده توسط ردیابی و مسیر بازگشت آن است.

انعکاس باعث دخالت سازنده و مخرب در طول خط، تولید اشکال موج سیگنال تحریف شده که می تواند بودجه زمان بندی و آستانه های منطق را نقض کند، منابع مشترک از وقفه های بی ثبات شامل تغییرات عرض، انتقال لایه (از طریق)، خم شدن های تیز، خم شدن، و پایان ناکافی است.

تکنیک های کلیدی برای بازتاب سیگنال های مینیاتور

۱- سازگاری با طریق طراحی کنترل شده

اساسی ترین تکنیک طراحی هر خط انتقال است، بنابراین عدم اطمینان ویژگی آن با کمبود منبع (معمولاً عدم امنیت خروجی راننده) و طراحی بی نظیر بار است.کنترل شده نیاز به انتخاب دقیق عرض ردیابی، ضخامت مس، ارتفاع دی الکتریک و ثابت مواد (دک) برای رد و بدل شدن تک، جفت های هدف مشترک و یا 50 جفت، و یا 50 متغیر عمومی (بسته به 50، 50 سرعت بالا) و یا 50 متغیر عمومی (55) است.

از یک ماشین حساب حل کننده یا ناتوانی (مانند آنهایی که در Altium Designer، Cadence Allegro یا Polar SI9000) استفاده کنید تا محدودیت های لایه PCB پشته و تحمل را در نظر بگیرید.کنترل یکپارچه سازی بر روی ساخت و ساز و نیاز به تست کوپن از خانه. توجه به سختی مس و اثرات ماسک فروخته شده، که می تواند به طور مستقیم با استفاده از فاصله بالا، از یک سرعت بالا، از یک بسته بندی های ردیابی ثابت جدا شده،

[در این میان] [مشرکان]: [[۱] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] و Altium: کنترل طراحی PCB [۱۰]

۲- استراتژی های مناسب برای مدت زمان بندی

مقاومت های دوره ای انرژی سیگنال را جذب می کنند که در غیر این صورت در بار یا منبع منعکس می شود.انتخاب توپولوژی پایان بستگی به نوع سیگنال، اتلاف برق و شرایط زمان دارد.

  • خاتمه سری: یک مقاومت کننده (R s) را در منبع قرار دهید، بین راننده و ردیابی، با ارزش برابر با Z0 - R driver (مخلوط خروجی راننده) - 2233 پیوند منبع به خط، جلوگیری از انعکاس اول هنوز یک سری کامل پس از تاخیر در نقطه سیگنال های پایین - به نقطه 22.
  • [Parallel] (pull-up/pull-down) خاتمه: یک مقاومت در بار به زمین یا V tt ( ولتاژ ورودی) برابر Z0 ساده اما مصرف برق DC استفاده می شود.
  • پایان یافتگانین دو مقاومت (R1 به V tttt، R2 به زمین) که یک عدم تعادل موازی با Z0 در حالی که ایجاد یک ولتاژ سوگیری به طور معمول در رابط های LVCMOS و SSTL دیده می شود.
  • خاتمه: خازن در مجموعه با مقاومت موازی در بار، عبور DC در حالی که اصطلاح فرکانس های بالا استفاده می شود برای کاهش مصرف برق DC.

پایان را در مرحله طراحی انتخاب کنید و شبیه سازی IBIS را تأیید کنید.برای اتوبوس های دو جهت، خاتمه پویا (به عنوان مثال ODT در حافظه DDR) را در نظر بگیرید.

لینک خارجی: Maximrated: تکنیک های دوره برای سیگنال های دیجیتال با سرعت بالا

3- کنترل مسیریابی Routing

طرح فیزیکی به طور مستقیم بر ثبات ضعیف تأثیر می گذارد، این دستورالعمل ها را دنبال کنید:

  • قطع تعادل: عرض ثابت را در طول کل طول نگه دارید.هر گونه تغییر - حتی از طریق یا پد آزمایشی - ایجاد یک انعکاس اگر تنظیم عرض اجتناب ناپذیر است، استفاده از برش تدریجی (طول > 3 × تغییر عرض) به انتقال غیرمستقیم صاف.
  • {FLT:1 یک خراش کوتاه از ردیابی اصلی است؛ آن را به عنوان یک وقفه مجدد عمل می کند سیگنال های بحرانی بدون سوزن، و یا نگه داشتن طول در زیر 1/10 از زمان سیگنال افزایش زمان الکتریکی.
  • ظرفیت خم شدن: استفاده از 45 درجه گوشه و قوس دایره ای به جای 90 درجه خم شدن راست پیچ و خم برای کاهش اسیدیته و باعث یک قطره بی حسی لحظه ای؛ آنها همچنین ایجاد می کنند.
  • انسان از طریق: هر یک از طریق معرفی خازن (هواپیما به هواپیما) و استنتاج (barrel) برای به حداقل رساندن انعکاس، استفاده از پدهای کوچکتر ضد-دموکراتیک، کاهش از طریق طول stub (بخش های استفاده نشده از پشت)، و زمین از طریق سیگنال های مجاور به منظور ارائه سیگنال های کم رنگ و غیر سمی برای جلوگیری از طریق سیگنال های مختلف، نگه داشتن.
  • فاصله ثابت برای بازگشت هواپیماهای عقب مانده؛ از مسیریابی بیش از مناطق تقسیم شده یا شکافی اجتناب کنید.

۴- سیگنال های مختلف

جفت های مختلف به طور ذاتی یکپارچگی سیگنال را با لغو انعکاس های رایج و سر و صدا بهبود می بخشند. عدم تعادل تفاوت با فاصله و اتصال بین دو رد و بدل می شود.

  • فاصله ثابت (بازدید) و عرض (w) را در طول کل مسیر حفظ کنید، حتی تغییرات کوچک (به عنوان مثال، در پدهای کانکتور) بی تعادل هستند.
  • مدت زمان را در یک تحمل سخت (معمولا ≤5 ps) برای جلوگیری از تبدیل حالت رایج، که بازتاب ناخواسته ایجاد می کند، تطبیق دهید.
  • از فاصله بین-دمی کنترل شده برای جلوگیری از صحبت متقابل استفاده کنید، اما اطمینان حاصل کنید که فاصله داخل و شش برای کنترل ناتوانی سازگار است.
  • تفاوت های جزئی (یک مقاومت واحد R diff = Z diff بین دو رد) یا استفاده از خاتمه تقسیم با مقاومت سوم برای حالت مشترک، بسته به استاندارد (به عنوان مثال، LVDS، HDMI، USB).
  • از خم شدن 90 درجه در جفت های مختلف اجتناب کنید؛ از خم های solial mitered برای نگه داشتن هر دو پا برابر و حفظ ناتوانی استفاده کنید.

[در این باره]: Intel: Different Pair Routing و Termination

۵- تحویل قدرت و بازگشت بهینه سازی مسیر

وقفه های اختلال اغلب ناشی از مسیرهای بازگشت مختل است.در فرکانس های بالا، سیگنال جریان فعلی را به طور مستقیم زیر علامت در هواپیمای مرجع قرار می دهد.اگر هواپیمای مرجع دارای شکاف، شکاف یا تقسیم باشد، جریان فعلی باید از طریق بارگیری سیگنال، افزایش حلقه و ایجاد یک انعکاس مداوم، مسیر بازگشت با استفاده از هواپیماهای زمینی اختصاصی (no زمین تقسیم شده برای کاهش سرعت در انتقال سیگنال های موازی، استفاده از طریق چسب های فشرده سازی).

علاوه بر این، یکپارچگی قدرت بر یکپارچگی سیگنال تأثیر می گذارد. سر و صدای ریلی قدرت بیش از حد می تواند به خطوط سیگنال تبدیل شود، باعث می شود که زمان بندی و مصنوعات شبیه انعکاس، شبکه توزیع برق (PDN) با خازن ها و هواپیماهای مناسب برای حفظ کمبود در سراسر محدوده فرکانس بهره.

شبیه سازی و اعتبار

حتی با دستورالعمل های طراحی دقیق، PCB های چند لایه پیچیده از شبیه سازی قبل از ثبت و پس از آن استفاده می کنند.استفاده از بازتاب زمان دامنه (TDR) شبیه سازی (یا اندازه گیری های واقعی TDR در نمونه اولیه) برای شناسایی مدل های قطع نظر نشده است. IBIS برای رانندگان و گیرنده ها می تواند در ابزار SI (Hyper لیندx، HICE، ADS) استفاده شود تا پارامترهای بازتاب و بازتاب را پیش بینی کند.

گام های شبیه سازی کلیدی:

  • استخراج S-parameters از طرح با استفاده از یک حل کننده فیلد 2D / 3D.
  • حذف ایده آل و واقعی برای تأیید حاشیه های دامنه و زمان بندی.
  • بررسی انعکاس های متقابل گفتاری – سروصدای همراه با متجاوزان مجاور می تواند به عنوان انرژی منعکس شده به نظر برسد.
  • تجزیه و تحلیل مونت کارلو را انجام دهید تا تحمل تولید در عرض ردیابی، ضخامت دی الکتریک و غیره را در نظر بگیرید.

نتیجه گیری

بازتاب سیگنال های مینی در ردهای دیجیتال با سرعت بالا، یک رویکرد جامع را می طلبد: طراحی کنترل شده، خاتمه مناسب، مسیریابی منظم، سیگنال های دیفرانسیل و بازگشت مدیریت مسیر، هر تکنیک مکمل دیگران است؛ نادیده گرفتن یکی اغلب باعث مشکلات در جای دیگر می شود، با جاسازی این شیوه ها به مرحله طراحی اولیه - از طریق شبیه سازی - مهندسان می توانند به انتقال سیگنال تمیز، خطای قوی و سرعت بالا، سرعت سیستم کنترل بالا، به سرعت بالا، به سرعت بالا، به سرعت بالا رفتن داده ها، ادامه دهند.