מעגלים גבוהים הם עמוד השדרה של תקשורת אלחוטית מודרנית, מכ"ם ומערכות דיגיטליות מהירות גבוהה.הפעולה שלהם מייצרת שדות אלקטרומגנטיים שיכולים להתחבר מעגלים סמוכים, גרימת הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) השגת תאימות אלקטרומגנטית (EMC) - היכולת של מכשיר לפעול ללא גרימת או סבל מ-EMI - דרישה של שיטות תכנון קפדניות.

המונחים: Transmission Line Theory

כדי להבין את סיום, יש קודם כל לתפוס את היסודות של קווי שידור. בתדרים גבוהים (בדרך כלל מעל כמה מגההרץ), חוט פשוט או עקבות PCB כבר לא מתנהג כמו מנצח אידיאלי, אבל כמו רשת מבוזרת של התנגדות, אינדוקנס, קיבול, והתנהלות.ההמוטציה האופיינית (Z0) של קו שידור מוגדר על ידי יחס של זרם למתח הנוכחי עבור גל טרף, הם 50 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר אות נתקל בחוסר התאמה בסוף הקו – כגון מעגל פתוח, מעגל קצר, או עומס עם חוסר התאמה אחר – חלק מאנרגיה האות משתקף בחזרה אל המקור. גל זה משתקף משלב עם הגל הקדמי, ייצור גלים עומדים, טבעת, overshoot, ו- EMI תקין מסתכנים באנרגיה, השתקפות ולהבטיח גל נקי, נסיעה אחת.

תפקיד TERTERTERTERTERTERTERTER RETEROLOGIC

מהנדסים משתמשים ב-Time domainometry (TDR) כדי למדוד הפסקות והשתקפות לאורך קו שידור. A TDR שולח דופק צעד מהיר ומשקיף על גלפורה המתבטא.הגודל והקוטב של ההשתקפות מצביעים על האם האימפולס גבוה או נמוך יותר מ- Z0. כלי אבחון זה אינו בר-ערך לזיהוי בעיות בשלב מוקדם של העיצוב.

השפעה על חוסר התאמה ב-EMC

קו שידור לא מוגדר או לא תואם פועל כמו אנטנה לא מכוונת.מחשבות ליצור גלים עומדים שיכולים לקרין אנרגיה אלקטרומגנטית בתדרים ספציפיים, הגדלת פליטות ובדיקות פליטות כושלות לתקני כגון CISPR 22 או FCC חלק 15. , באופן הפוך, אנרגיה משתקף יכול להיות זוג קלטות אנלוגיות רגישות או קווי שעון דיגיטליים, גרימת בעיות רגישות.

המנגנון הוא פשוט: זרמים נוכחיים גבוהים בלולאות; השתקפות גורמת להתפלגות הנוכחית לאורך הקו כדי להיות לא אחיד, יצירת צמתים מתח ואנטינודות. at Antinodes, השדה החשמלי חזק, ובמקסימום הנוכחי, השדה המגנטי חזק, הן תורם לקרינה.סימונים באמצעות 3D פותרים אלקטרומגנטיים מראים כי קו ⁇ 50 ⁇ לא מתאים יכול להתקרר עד 10B יותר מטווח רחב יותר מ- .

(ב) [העיקרון]: [ה] כל הפסקת אש היא מקור פוטנציאלי לפירוק EMI והדרך להתערבות הקרובה.

שיטות סיום מתאימות ב Depth

סיום מתמשך (Series and Parallel)

השיטה הפשוטה ביותר היא להציב התנגדות שווה לאימפולס האופייני בסוף העומס (הפסקה דומה) או בסדרה עם המקור (סילוק מקביל) סיום מספק דיכוי מצוין של השתקפות אבל מגביר את הפיזור של כוח DC.הפסקה סדרה, לעתים קרובות בשימוש במעגלים דיגיטליים של CMOS, מוסיף התנגדות בפלט כי תואם את קו האימפולס; קלט של המקלט הוא כל כך מהיר, תחילה לחץ משותף, רק לאחר מכן, רק לחץ משותף).

סיום ה-venin Termination

עבור מבני אוטובוס שבהם הרבה עומסים קשורים (למשל, באוטובוסים נתונים של DDR או קווי SPI), סיום ה-Vvenin משתמש בשני מתנגדים: אחד ל-VCC ואחד לקרקע.שילוב המקביל שלהם שווה את החסימה הרצויה של קו, בעוד המתח האנוני (בדרך כלל VCC/2) קובע את מצב החמצוע בין רמות לוגיקה.

המונחים:

כאשר הניתוק כוח DC אינו מתקבל על הדעת, סיום AC מציב קיבול בסדרה עם ה-Preinating Resistanceor, חסום זרם DC תוך מתן עכבות התאמה לסימנים גבוהים של קידוד.The Capacitor מהווה מסנן גבוה; הערך שלו חייב להיות נבחר כך כי האימפולס שלו בתדר התפעולי הוא רשלנות בהשוואה לטכניקה הנגדית.

Stub Tuning and Filters

במעגלי מיקרוגל צרים, כוונון מוסיף קצר פתוח או קצר-circuit קו גמגמות כדי לבטל השתקפות בתדרים ספציפיים. ⁇ לפעול כמו אלמנטים תגובתיים שניתן לכוון אותם כדי לחדש עם התגובה parasitic של העומס. לחלופין, מאוזן (שונה) סיום משתמש בשני מתנגדים לקרקע אותות שונים, שמירה על התקפים משותפים ולהפחית את המתח מזוגות שונים.

המונחים: Effectiveination

מרכיבי סיכוך חייבים להיות ממוקמים קרוב ככל האפשר למקור האות או לטעון להיות יעיל.כמה ס"מ של עקבות בין התנגדות הסיום לבין סיכת IC יכול להוסיף אינדוקציה כי להביס את הסיום בתדרים גבוהים.ואס גם מציג אינדוקציוניטי; הפסקת סיום התנגדות ישירות ליד החבלים IC ללא דרך אידיאלי.

עבור זוגות שונים, את ההתנגדות לסיום צריך להיות ממוקם סימטרי ועם אורך עקבות מתאים כדי למנוע skew. Ground באמצעות רכיבי סיום ליד לספק נתיב החזרה להפחתה נמוכה עבור זרמים גבוהים. השתמש בעקבות רחבות עבור כוח וקרקע כדי למזער אינדוקטיבציה.

חומר ו- Stackup

PCB מלוטש עם קבוע דיאלקטרי עקבי (למשל, FR-4 בתדרים נמוכים יותר, רוג'רס או Isola עבור RF) לשמור על תנופה אופיינית יציבה.ייצור של מזהמים מבוקר דורש ערמה מוגדרת ורוחב של עקבות. כללי עיצוב צריך לציין ± 10% סובלנות על Z0; סובלנות הדוקה יותר עשוי להיות נחוץ עבור תאימות EMC גבוהה.

אינטראקציה וחיסול

נמוך ⁇ decoupling capacitors (0.1 μF ו 10 μF) יכול אינטראקציה עם רשתות הסיום אם להציב קרוב מדי. בתדרים גבוהים, capaciacitors מפוצץ להציג הגנה עצמית ו inductance parasitic שיכול לשנות את האימפולס היעיל שנראה על ידי קו.תמיד להציב חדלות קרוב יותר IC מאשר decoupling capacitors, ולהשתמש קטן או parasitics (02.com)

בדיקות מחזוריות עבור EMC

לאחר איסוף אבטיפוס, מהנדסים צריכים לאמת את יעילות הסיום באמצעות מדידות זמן ותדירות-דומיין.

  • (FLT:0)TDR/TDT:FLT:1 Connect A TDR לנקודה ההשקה האותית והתבונן בפרופיל ההסתערות. קו שטוח ב- Z0 מציין סיום הולם; השתקפות מופיעה כפסגות או דיפרציות.
  • (ב) [15] ,0) אנליייזר (S11):FreaLT:1) מדד אובדן החזרה של הקלט. קו ארוך טווח מראה S11 מתחת ל- 15 dB מעל רוחב רוחב הפס של עניין.
  • (FLT:0)Radiated Emissions Test:FreaLT:1) להציב את המכשיר בתא אנכוכי וטאטא מ 30 מהרץ ל 1 GHz (או גבוה יותר) בהשוואה לספקטרום עם וללא סיום.הפחתה של 3-10 dB אופיינית כאשר תיקון קו לא מתאים.
  • (ב) [ה]התמדה: [ה] [ה]]: [ה] [ה]] לסימנים דיגיטליים, אוקטילוסקופ במצב ההתמדה מראה את פתח העין.
(ב) [13] ⁇ :0) ⁇ (בייצור) 1Practical Tipcio:FLT:2 תמיד כוללים נקודות מבחן עבור רכיבי סיום.

דוגמאות בעולם האמיתי ו Case Studies

כתובת: DDR3 Memory Bus

נתב צרכנים לא פוצץ פליטות ב 800 MHz.חקירות גילו כי קו DDR3 של נתונים סטריבה השתמש בסדרה של התנגדות סיום שהונח 1 אינץ' מהנהג בשל מגבלות הפריסה.הזיז את ההתנגדות ל בתוך 20 מילימטרים של הנהג והוספת סיום זעיר של ה-venin לאחד מעמודי סטריבה הלא מנוצלים מופחתים על ידי 8B, לעמוד במגבלות FCC.

תגית: RF Power Amplifier

משדר RF הציג פלט חשמל קרוע של ±1 dB על פני תדירות.ניתוח הראה כי רשת התאמת קלט (הפסקה התנגדות פשוטה) היה ממריץ parasitic מ דרך זה resoned ב 2.4 GHz. Reמקם את דרך עם קו מיקרו סטריפאפ ושימוש ב- AC-קומחוס 50 ⁇ או מבטל את הקרע ושיפור EMC.

מגמות מתפתחות וטכניקות מתקדמות

תזמון הסתגלות עבור מערכות Reconfigurable

כמו ממשקים סדרתיים מהירים (למשל, USB 3.2, PCIe 5.0) דורשים שליטה אימפולסיבית דינמי, שבבי PHY מודרניים כוללים על הפסקת-ידי (ODT) ODT משתמש בהתנגדות שניתן לעבור בין ערכים שונים (למשל, 40 ⁇ , 60 ⁇ , 120 ⁇ ) במהלך הפעולה.

המונחים: Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet משתמש 100 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מודלים וסימפוציה

לפני בניית לוח פיזי, השתמש במודלים SPICE או IBIS כדי לדמות את קו השידור המפואר. הוסף אלמנטים parasitic (באמצעות חינוך, כריתת רגל) מופק מערימה PCB.זה יכול לחשוף חזרות ולהציע את הטופולוגיה אופטימלית של ספקים EDA רבים מציעים קוסמים בני-במסומים עבור סטנדרטים פופולריים.

טעויות נפוצות וכיצד להימנע מהן

  1. (ב) [15] ,הופנה לצמד שונה: קווים שונים: 1 (FLT:1 קוויים שונים דורשים שני מתנגדים (אחד לכל מנצח לקרקע) או מתנגד יחיד מעבר לצמד.
  2. (FLT:0) סיום סיום בסוף הלא נכון: ההרחבה המקבילה צריכה להיות בקצה הרחוק של הקו, הסדרה בסוף המקור.
  3. <חזק>אבחון השפעות טפיליות של המתנגדים עצמם: מתנגדים Wire-wound יש חנך גבוה ב- RF. השתמש ב-Fal-film דק או שבב סמיך עם ESL נמוך (בדרך כלל <0.5 nH עבור 402 חבילות).
  4. (ב) ,0) ,החזרת נתיב הדחף: אנדרל 1 (המטוס האחורי הנוכחי) חייב להיות רציף מתחת לצומת, גפיים, חריצים, או מטוסים מפוצלים ליצור הפסקות של אי-החלון המחקה את סיום גרוע.
  5. (FLT:0) ראה את התלות התדירות של ההפסקות: ⁇ 1:1 ; שינויים של התנגדות עם תדירות עקב אפקט העור ואת קיבול קצבי.עבור רוחב פס מעל 1 GHz, לשקול באמצעות שילוב של רשת נגד אוורור (הפסקה של ה-RC).

עקבו אחרי EMC Standards

רוב המדינות דורשות מכשירים לעמוד במגבלות EMC ספציפיות.חלק FCC של ארצות הברית, European EN 55032, ו- CISPR 32 שנקבעו הן על ידי הגבלת פליטה מתקדמת וקרינה.הפסקה הנכונה מפחיתה באופן ישיר פליטות קורנות, מה שהופך עמידה יותר אמינה. לדוגמה, רעש טיפוסי SMPS בשילוב על קו דיגיטלי לא מוגדר יכול לעלות על גבול B ב -200 מ"מ.

בנוסף, בדיקות חסינות (למשל, IEC 61000-4-3 לחסינות RF רדיואקטיבית) דורשות כי הציוד נשאר פונקציונלי כאשר נחשפים לשדות עד 10 V /m. קו לא מתאים יכול לפעול כקולטן, הפיכה אנרגיה גבוהה קידוד גבוה לתוך מעגלים רגישים ולגרום תקלות זמניות.

(FLT:0) Recommendation:FLT:1hil במהלך בדיקות טרום ציות, תמיד לבדוק את התצורה הגרועה ביותר - כבלים ארוכים, שיעורי נתונים גבוהים יותר, עומסים מרובים - כדי להבטיח סיום יעיל בכל מצבי תפעולי.

רשימת עיצוב עבור Termination במעגלות גבוהה

  • לקבוע את הדחף האופייני של כל רשת קריטית (שונה או שונה).
  • סיום הטופולוגיה: במקביל, סדרה, ה-Avenin, AC, או שונה.
  • מיקום רכיבי סיום קרוב ככל האפשר לנהג (סדרה) או מקלט (מקביל) - רצוי בתוך 2 מ"מ.
  • השתמש בהתנגדות שבב דל-פרסיטית (0402 או קטן יותר) ולבדוק את התנהגות התדירות שלהם.
  • סימס את הרשת עם מפתר שדה תלת מימדי או מודל SPICE ממושכים, כולל באמצעות המחברים והמחברים.
  • ודא מטוס קרקע מוצק, ללא הפרעה מתחת לנתיב החזרה.
  • Prototype עם הפסקת כריות גמישות; לבדוק עם TDR ו- Anechoic Cell.
  • מסמך ערכי הסיום והרציונליות לייצור.

מסקנה

סיום נכון הוא לא תוספת אופציונלית - זה דרישה בסיסית מעגלים טבילה גבוהה כי חייב לעמוד גבולות EMC. על ידי הבנה של תורת קו השידור, בחירת טכניקת הסיום הנכונה, וליישם אותו עם פריסה זהירה PCB, מהנדסים יכולים להפחית באופן משמעותי פליטות קורנות, לשפר את השלמות האות, ולשפר את החסינות.המאמץ להשקיע בתכנון ולוודא סיום תשלומים במחזורים קצרים יותר, פחות תקלות במבחן EMC, ומוצרים אמינים יותר כדי להמשיך לטפס על כל מיומנות הליבה.

לקריאה נוספת, התייעצו עם הערות יישום מטקסס מכשירים (למשל, "העברה קו סיום עבור מעגלים דיגיטליים מהירים"), אנליגנו מכשירים (ראה FLT:0:0 תנאי לטכניקה למגוון רחב של מעגלים דיגיטליים של שקיפות דיגיטלית, ופרקטיקות ה-EMC המומלצת של החברה כיום יכין את העיצובים שלך לאתגרים המהירים של מחר.