הפיכה בין כוח ומטוסי קרקע נותרה אחד האתגרים המתמשכים ביותר בדיגיטל מהיר, RF, עיצוב PCB הפיכה מעורבב.כפי ששיעורי הנתונים מטפסים ואספקת מתחים מתכווץ, אפילו כמויות קטנות של רעשים מזוגיים יכולות לגוון את השלמות, לגרום שגיאות תזמון, או desensitize של מקלטי רדיו מתאימים של כוח ומטוסי קרקע הוא הוכחה לבודד מעגלים רועשים מרגישים, אבל צריך לבצע זאת בזהירות כדי למנוע אסטרטגיות הפעלה אנקורות.

מימון של כוח ומטוס קרקע מס' 4upling

ב- Multi- PCBlayer, כוח מוצק ומטוסי קרקע מספקים נתיבי החזרה לחיסכון נמוך לסיגות מהירות גבוהה והפצת כוח DC עם ירידה מינימלית של IR. עם זאת, מטוסים אלה גם יוצרים קווי שידור לא מכוונים ו resonators חלליות. כאשר מעגל מעבר שואב זרם עוברי מהמטוס, להחזיר זרמים על המטוס חייב לעקוב אחר נתיב האות.

הסגמנטציה כוללת חלוקת מטוס רציף לאזור מבודד או מבודד חלקית.המטרה היא להגביל רעש גבוה ⁇ שנוצר על ידי מעבר דיגיטלי או כוח RF מגבר לאזור מקומי, למנוע ממנו להתפשט לשלבים אנלוגיים רגישים או או אווסוציאל נמוך-רעש שנוצר על ידי מעבר דיגיטלי או כוח RF, באותו זמן, פלח חייב לשמור על נתיבי החזרה נמוכים לסימנים אלה בין אזורי Achi ו-Freceitation דורש איזון זה, באמצעות תבנית פריסה.

אסטרטגיות לעוצמה יעילה ומטוס קרקע

המונחים: Functional Blocks

האסטרטגיה הבסיסית ביותר היא לחלק את הכוח ואת המטוסים הקרקעיים על פי הפונקציה המעגל הראשי: אנלוגי, דיגיטלי, RF, ניהול חשמל, I / O. כל בלוק פונקציונלי לעתים קרובות משתמש דומיין ייעודי ויש לו סובלנות רעש מובהק.לדוגמה, מעבד דיגיטלי עשוי ליצור מעבר של כמה מאות מ"ל, בעוד ממיר אנלוגי לדיגיטלי עשוי לדרוש אספקת חשמל מתחת 1V, להקצות אותם רק כדי לבודדים, או לחסום את האזורים הדיגיטליים, כדי לצרים, רק כדי לקשור אותם, או לחסום את הגבולות האלה.

יישום מעשי כרוך לעתים קרובות "כוכב" או "דהימי-שרשרת" טופולוגיה עבור חלוקת חשמל.גישה נפוצה היא לנתב את הקלט הראשי הרגולטור המרכזי, ואז להתענף אל איים של מטוסים בודדים באמצעות עקבות נחושת רחבות או מספר רב של דרך.כל אי מחובר בחזרה הרגולטור באמצעות נתיב נמוך שלה מפוספסת באופן דומה, עם תשומת לב זהירה לסימנים בין איים חוצה.

לשמור על הפרדה בין סגמנטים

הפער הפיזי בין פלחי המטוס הוא קריטי.אם הפער קטן מדי, קיבול טפילי יכול זוג רעש מעבר לגבול.אם גדול מדי, הפער עשוי לפעול כאנטנה משבט, קורנת או מקבל אנרגיה. ככלל של אגודל, ההפרדה צריכה להיות לפחות 10 מילימטרים (0.25 מ"מ) עבור מעגלים אנלוגיים בתדר נמוך, עד 50 מיל (1.27 מ"מ) עבור שטח חשמלי נמוך, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, בטווח של מהירות גבוהה של מים, כלומר, בטווח של 2 ליטרים, תלוי במידת הצורך, בטווח של 2 ליטרים (D).

לתדרים מעל 1 GHz, אפילו פער קטן יכול להציג הפסקת אש משמעותית.במקרים כאלה, מטוסים מרוצפים נמנעים לעתים קרובות לחלוטין לטובת מטוס קרקע מתמשך עם מיקום רכיב זהיר ואיי כוח מבודדים על שכבות סמוכים. כאשר פלחציה היא בלתי נמנעת, לשקול שימוש "מואט" סביב בלוק רועש, עם באמצעות פיזור לאורך הקצוות כדי לדכא חזרות cavsons.

השתמש בשברים ובחיבוק בתשומת לב

שברים (גפס) וחריצים בכוח או במטוס הקרקע יכולים לשמש כדי להנחות את הזרמים החוזרים ואת החלקים הבודדים.עם זאת, כל הפסקה היא מקור פוטנציאלי של הפסקת החזרה-פתים.אם עקבות מהירים גבוהים חוצים על מגש באדמה או מטוס כוח הסמוך, ההחזר הנוכחי חייב detour סביב החריץ, הגדלת אזור לולאה וגורם לקרינת קרינת הדבקה משותפת, למנוע את זה, כל אותות מהירים מעל פני שטח רחב (בדרך כלל) על פני שטח רחב של גשר רחב (בדרך כלל) על פני שטח רחב יותר (בדרך כלל) על פני שטח רחב יותר (מסלולאריכים) בין אזורי גשר רחב יותר (בדרך כלל) על פני שטח נחושת).

בכמה עיצובים, הוספת מזל קטן יכול לבודד אי כוח רועש מקטע רגיש.ה חריץ צריך להיות קצר ככל האפשר ומניח perpendicular לזרם הנוכחי. להימנע מ- L בצורת או בצורת U, שכן אלה יוצרים מבנים חוזרים שיכולים להתקרר בתדרים ספציפיים.אם מזל הוא בלתי נמנע, לאתר אותו ליד קצה הלוח שבו הקרינה שלו פחות סביר לזוג לתוך מעגלים סמוכים.

« « ו-Via Fencing and Guard Rings

Via fencing היא טכניקה של הצבת שורה של קרקע דרך סביב בלוק מעגלי רגיש או רועש.הבאמצעותs לחבר את הקרקע העליון שכבתי אל המטוס הפנימי הקרקע, יצירת "קיר" וירטואלי כי מוגבל שדות חשמליים ומפחית את החייאה cavity מספק. עבור ביצועים טובים יותר, ספיגה בין דרך ε צריך להיות פחות מ- 20 לא של גל ברמה הגבוהה ביותר של תדירות של מילימטר, לדוגמה 24.5 $ (או יותר מאשר 2.

טבעות שמירה דומות אך משתמשות בטבעת נחושת (לעתים קרובות מחוברת לאדמה) סביב המטר של האזור המבודד.כאשר בשילוב עם דרך עוקץ, טבעות שמירה יכולות לספק 20-40 dB של בידוד בין אזורים בתוך אותה שכבת PCB. עם זאת, טבעות שמירה יכולות לפעול גם כמו לולאות מהדהדות אם לא נגמר כראוי; להבטיח כי הטבעת יש מספר רב של קשרים בין אזורים מתחת לקרקע.

אופטימיזציה של Power Distribution ל-Minimize Noise Paths

רשתות הפצה כוח (PDNs) צריך להיות נועד להמשיך להחליף זרמים מקומיים. השתמש באיים כוח ייעודיים עבור כל דומיין מתח, לחבר אותם לאספקה העיקרית דרך נתיבי חינוך נמוך כגון מספר מקבילות באמצעות גשרים קצרי תוכנית. להימנע מריצה ארוכה, צרת עקבות כוח בין פלחים, כמו אלה עלייה בחינוך ולעודד הפיכה רעש. עבור בלוקים דיגיטליים במהירות גבוהה, להשתמש בכוח רחב קרוב לאזורים עם כוח מקומי ממוקם ישירות על ידי קפיקו.

הסגמנטציה יכולה גם להיות מיושמת על המטוס הקרקע, אך בזהירות רבה.בעוד שפיצול המטוס הקרקע יכול לבודד זרמי החזרה רועשים, היא גם יוצרת חריצים שיכולים לשבש את נתיבי החזרה של האות. גישה טובה יותר היא לשמור על מטוס קרקע רציף אחד (או לפחות שכבת קרקע מוצקה) ולהשתמש במטח כוח רק, להסתמך על המטוס כדי לספק התייחסות דלת חינוך נמוך.

שיקולים ומלכודות נפוצות

חזרה Path Integrity

כל אות במהירות גבוהה חייב להיות נתיב החזרה ישירות מתחת לציור, בדרך כלל על מטוס קרקע סמוך.אם המטוס הקרקעי מפלט, זרם החזרה אינו יכול לעקוב אחר האות - זה חייב ללכת סביב החריץ, יצירת לולאה גדולה שמקרינה רעש.כדי לשמור על שלמות חוזרת-פת, לעולם לא לסלול עקבות מהירות גבוהה על משטח הקרקע או הכוח.

להימנע מ-Unintentional Slot Antennas

חריצים ארוכים בכוח או מטוסים קרקעיים יכולים לחדש בתדרים שנקבעו על ידי אורך שלהם. A חריץ כי הוא חצי אורך גל ארוך הופך רדיון יעיל מאוד, הפיכה רעש לתוך מעגלים אחרים ואפילו גורם כישלונות EMC. כדי למנוע את זה, לשמור את כל חריצים קצרים יותר מ λ/20 בתדר הגבוה ביותר הנוכחי על הלוח.אם מזל ארוך יותר הוא הכרחי לבידוד (למשל, סביב כוח), לפרוץ את רוחב קצר עם קטעים קצרים יותר או קצר יותר עם "מפרקים" עם קיבולת חשמלית" עם , עם קיבולת קצר יותר עם קיבולת קצר יותר עם קיבולת קצר יותר עם .

לתפוס את Capacitors ו Grounding

כאשר אותות או כוח חייבים לחצות בין אזורי המטוס המרוצפים, תפרים מספקים חיבור גבוה לזרמים של AC החזרה תוך שמירה על בידוד DC (אם יש צורך) את הקפיטורים צריך להיות ממוקם קרוב ככל האפשר עד לנקודת המעבר, בדרך כלל בתוך 0.1 אינץ' של האות באמצעות חזרה קיבולטורים עם ניכויים נמוכים שווה ערך (ESL), כגון 402 או 0201 בגודל X7G1, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, בין היתר, במקום אחד, במקום אחד, במקום אחד, יותר מאשר צבעים דיגיטליים, במקום אחד, במקום אחד, במקום אחד, במקום אחד, במקום אחד, במקום אחד, במקום אחד, במקום אחד, נמוך יותר מאשר קווי CDC, יותר מאשר קווי זיכרון (קויים).

סימבול ו-Verification

בהתחשב המורכבות של פלח המטוס, להסתמך על כללים-של- ⁇ בלבד הוא מסוכן. 3D סימולציה אלקטרומגנטית כלי (למשל, Ansys HFSS, CST Studio, או Keysight ADS) מאפשר לך מודל ערימה המטוס, הדמיה של הפצה נוכחית, לזהות תדרי זיכרון.

טכניקות מתקדמות עבור עיצובים גבוהים וגבוהים

Multi-Layer Stackup אסטרטגיות

בעיצובים מורכבים עם תחומים מתח רבים, מטוס כוח אחד לא יכול מספיק.חשב באמצעות שכבות מרובות של מטוס כוח, כל אחד מוקדש למתח מסוים, עם מטוסים קרקעיים מבולבאים.לדוגמה, ערימה של 12 שכבות יכול להיות GND, 1.8V, 3.3V, GND, 1.0V, GND, וכו 'על מטוסים כוח צריך לחפוף עם מטוסים קרקע כדי ליצור קו מבוקר היטב עבור אספקת רעש, אם לא צריך להשתמש רכיבי חשמל קבועים ללא צורך.

Capacitance

כדי לדכא עוד הפיכה רעש, השתמש בשכבות דיאלקטריות דקות בין מטוסים כוח וקרקע כדי ליצור קיבול מוטבע.הדיאלקטרי הדק (למשל, 2 mil or רזה) מגביר את ה-Fair Capacitance, אשר מפחית את ה- AC בתדרים גבוהים.זה יכול להפחית את הצורך בפלוח אגרסיבי כי זוג המטוס עצמו הופך מסנן רעש טוב יותר.

אזורים שונים של Pair רוסינג Over Segmented

אם זוג שונה חייב לחצות מטוס קרקע מפוספס, שתי העקבות צריך להיות נשמר סימטרי וסגור יחד.השיבה הנוכחית עבור זוג שונה היא אפס אידיאלי (זרמים מומון כמעט אפס), כך שהזוג פחות רגיש פערי מטוס קרקע מאשר אותות חד-צדדיים.עם זאת, כל סימטריה בעקבות או מעבר ימיר רעש שונה לנפוח, גורם לקרינה, שמירה על מעבר לסף.

דוגמה אמיתית ל-PCB: מעורבות-Signal

בהתחשב בלוח המכיל במהירות גבוהה FPGA (1.8V הליבה, 3.3V I / O), מדד 12 סיביות ADC (V אנלוגי, 1.8V דיגיטלי), ומגבר RF (3.3V) ללא פלח, מעבר רעש מזוגות FPGA לתוך אספקת ADC), צמצום מספר יעיל של ביטים (ENOB) על ידי 2–3 סיביות הגרוע ביותר: ליצור שלושה איים אנלוגיים (AFP) על גבי AFP2, כל אחד, כולל AFP) עם מספר מוגבל של שטח (R) עם AFP) עם AFP) עם מספר יעיל של שטח CRM (R) עם AFP) עם AFP2, כולל AFP) כולל AFP (R) עם מספר מוגבל של שטח CRM) עם מספר מוגבל של שטח CRM) עם מספר מוגבל של 2-ACM (R) עם מספר יעיל של שטח CRM) עם מספר מוגבל של מספר מוגבל של 2-R) עם מספר מוגבל של שטח אחסון בין מספר מוגבל של שטח CRM (R) עם AFP) עם AFPL) עם AFP (R) עם AFPL.

מסקנה

(ה) אופטימיזציה של כוח ולוח המטוס היא טכניקה רבת עוצמה אך מנומנמת לצמצום הערות רעש הפיכה בביצועים גבוהים של PCB-התחישוב יעיל דורש הבנה ברורה של נתיבי החזרה, חלוקה פונקציונלית קפדנית, שימוש ממושמע בפיצול ובסימולציות יסודיות: מהנדסים חייבים להימנע ממכשולים משותפים כגון אנטנות, מסלולי החזרה, הפרדה לא נאותה.