בעיצוב מעגלים דיגיטליים במהירות גבוהה של PCB, שמירה על שלמות האות היא חובה להשיג שידור נתונים אמין.בין הנושאים המעמיקים ביותר משבש אותות - החלקי של אות כאשר הוא נתקל הפסקת אש בלתי נמנעת לאורך עקבות PCB.שמאל ללא בדיקה, השתקפות גורמת טבעת, overshoot, overshoot, והגדלת ההתערבות אלקטרומגנטית (EMI), המוביל בסופו של דבר שגיאות וכשלים מערכתיים שלמים, כמו גם שיעורי עיצוביים שלמים, יכול למזער את הפרטים.

הבנה של אותות

עקבות PCB מתנהג כמו קו שידור כאשר זמן העלייה של האות הוא קצר יותר מאשר עיכוב ה propagation לאורך העקב (בדרך כלל כאשר אורך עקבות עולה על אחד של אורך חשמלי של האות) במקרים כאלה, המתח של האות Z1 ו Proagate הנוכחי כמו גל אלקטרומגנטי, מודרך על ידי עקבות והדרך חזרה.

הרהורים גורמים להפרעה קונסטרוקטיבית והרסנית לאורך הקו, ומייצרים עיוותי אותות מעוותים שיכולים להפר את תקציבי התזמון ואת סףי ההיגיון.מקורות נפוצים של הפסקת האש כוללים שינויים רוחביים, מעברי שכבה (באמצעותות), בונדים חדים, גמגמים, והפסקתם לא מספקת.

טכניקות מפתח ל-Minimizing Signal Reflections

1 ציות מתמזג באמצעות עיצוב מבוקר

הטכניקה הבסיסית ביותר היא לעצב כל קו שידור כך את הדחף האופייני שלה להתאים את המקור אימפולס (בדרך כלל את הפלט של הנהג אימפולס) ואת עיצוב אימפולסיבית לטעון דורש בחירה זהירה של רוחב, עובי נחושת, גובה דיאלקטרי, ואת קבוע דיאלקטרי חומר (Dk) עבור עקבות חד-פעמיים, מוטציות נפוצות הן 50 ⁇ (מהירות ו ⁇ ), על בסיס כללי, או 50 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השתמש במפתור שדה או מחשבון עכבות (כגון אלה ב- Altium Designer, קדינס גודגרו, או Polar SI9000) כדי להסביר את מגבלות השכבות של PCBup וסובלנות. ⁇ שליטה על ציור הבד ודורש בדיקות קופונים מהבית.לתשומת לב לאפקטי הנחושה ואפקטי המסכות הנמכרים, אשר יכול להוריד Z0 על ידי 1–3 ל- ⁇ במהירות גבוהה, כדי למנוע מעקב ישיר על פני שטח קבוע;

קישורים חיצוניים:0 (Texas Instruments: Transmission Line Reflections) 1 ו-FLT:2 Altium: Controlled Impedance

2 אסטרטגיות לחיסול נאות

התנגדות לחיסול סופגים את אנרגיית האות שאחרת תשקף את העומס או המקור.בחירה של סיום טופולוגיה תלויה בסוג אות, פיזור חשמל, דרישות תזמון.

  • (FLT:0Series Term:FLT:1 Place a Resistanceor (R s) במקור, בין הנהג לחליש, עם ערך שווה Z0-R Driver (הפלט של הנהג) זה תואם את המקור לקו, למנוע את ההשתקפות הראשונה.העומס עדיין רואה אות מלא לאחר עיכוב עגול.
  • (FLT:0)Parallel (pull-up-pull-down) סיום: ההרחבה 1 (FLT:1) מציב התנגדות לטעון לקרקע או V t (מתח לטווח) ערכים שווים Z0. פשוט אך צורכת כוח DC לעתים קרובות בשימוש עבור אוטובוסים חד-צדדיים כמו קווי נתונים של DDR.
  • (FLT:0) סיום אנדונין: 1FLT:1 שני מתנגדים (R1 ל- V t, R2 לקרקע) המציגים תנופה מקבילה שווה ל- Z0 תוך הקמת מתח הטיה.
  • (FLT:0) סיום:IRFLT:1) A Capacitor בסדרה עם התנגדות מקבילה על העומס, עובר DC תוך מתן תדרים גבוהים.

סיום נבחר בשלב העיצוב ולוודא עם סימולציות IBIS. עבור אוטובוסים דו-כי-כיוניים, לשקול סיום דינמי (למשל, ODT בזיכרון DDR).

קישור חיצוני:0 (מקסימום:0)Maxim Integrated: Termination Techniques for High-Speed Digital SignalsFLT:1

ביקורת: Trace רוסטינג

הפריסה הפיזית משפיעה ישירות על עקביות אי-יציבות.עקוב אחר ההנחיות האלה:

  • (FLT:0)Abt destance stopities:FreaLT:1) לשמור על רוחב קבוע לאורך כל אורך.כל שינוי - אפילו מעמוד דרך או מבחן - יוצר השתקפות.אם התאמה רוחבית היא בלתי נמנעת, להשתמש במגורים הדרגתיים (אורך > 3× שינוי רוחב) לשינויי מעברים חלקיים.
  • (FLT:0) מדגימים גמגמים: FLT:1 A stub הוא קיצור של המפנה הראשי; הוא פועל כמו הפסקת אש חוזרת.כביש אותות קריטיים ללא מגרעות, או לשמור על אורך יציב מתחת 1/10 של אות עלייה משך חשמל.עבור T-bra להתנצלות (למשל, חלוקת שעון), שימוש זהיר או פיצוי פעיל buffer.
  • (ב) ,0) ,Optimize bends: FIRLT:1 ( השתמש פינות chamfered או קשתות מעגליות במקום 90 מעלות פינות. סבך ימין להגדיל את הציפוי ולגרום לירידה של אימפולסיבית; הם גם יוצרים הפיכה. עבור מהירויות גבוהות מאוד (10 Gbps), להשתמש ב bends מכווץ כדי לפצות על הקפאה.
  • (ב) ,0) מ"מ (בקיצור: ⁇ ): כל אחד באמצעות מציג קיבול (עמוד-מטוס) וחינוך (barrel) למזער השתקפות, להשתמש באנטי-pad קטן יותר, להפחית באמצעות אורך רצף (חלקים לא מנוצלים), ולמקם דרך קרקעות צמודות לסימן דרך אותות כדי לספק שיבה נמוכה לנתיבים שונים, לשמור על אותות סימטריים.
  • (ב) ,0) ,התחפוכות עקביות לחזרה מטוסים: אנדרט 1:1 להימנע מפגיעה באזורים מפולגים או מחוסנים, אם מעבר לפיצול הוא בלתי נמנע, להוסיף תפרים.

תגית: differential Signaling

זוגות שונים משפרים את שלמות האות על ידי ביטול ההשתקפות המשותפת והרעש.האימפולס השונה נקבע על ידי התכווצות וההפיכות בין שתי השרידים.

  • לשמור על פער קבוע (s) ורוחב (w) לאורך כל המסלול, אפילו וריאציות קטנות (למשל, על כריות חיבור) ניתוק.
  • שמור על אורך התאמה בתוך סובלנות הדוקה (טיpical ⁇ 5 ps skew) כדי למנוע המרה משותפת-מודדת, אשר יוצרת השתקפות לא מכוונת.
  • השתמש בספאם בין-pair מבוקר כדי להימנע מחצוצרה, אך להבטיח את ספיגה תוך-פאסי עקבית לשליטה במניעה.
  • טרליזציה שונה (נגד יחיד R diff = Z diff בין שני השרידים) או להשתמש בהפסקת פיצול עם התנגדות שלישית ל-Mo-de משותף, בהתאם לסטנדרט (למשל, LVDS, HDMI, USB).
  • להימנע מ-90 מעלות בזוגות שונים; להשתמש בקתות סימטריות ממאירות כדי לשמור על שתי הרגליים שווה אורך ולשמור על עכבות.

קישור חיצוני:0 (בקיצור: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Power Delivery and Return Path Optimization

הפסקות אי-ציות נובעות לעתים קרובות מנתיבי החזרה משובשים. בתדרים גבוהים, האות מחזירה את הזרמים הנוכחיים ישירות מתחת לסימן האות על מטוס ההתייחסות.אם מטוס ההתייחסות יש פער, מזל, או פיצול, הזרם חייב לפענוח, הגדלת החדירה לתוך החדירה ויצירת השתקפות.להבטיח נתיב החזרה מתמשך, נמוך-מעצור באמצעות מטוסים ייעודיים מתחת לשכבות מהירות גבוהה).

בנוסף, שלמות כוח משפיעה על שלמות האותות.רעש מסילות כוח מופרז יכול להתחבר לקווי אות, מה שגורם לתזמון ג'ייטר ואובייקטים דמויי השתקפות. מחיקת רשת ההפצה של החשמל (PDN) עם קפקאים מתאימים ומטוסים כדי לשמור על עכבות נמוכה בטווח התדר של עניין.

סימבול ואימות

אפילו עם הנחיות עיצוב קפדניות, סימולציה רב-שכבות מורכבות של PCB נהנה מראש וסימולציה שלאחר עיכוב. השתמש זמן-דומיין רפמטריה (TDR) סימולציה (או בפועל מדידות TDR על אב-טיפוס) כדי לזהות הפסקות אי-הההההההההההההפסקות של IBIS עבור נהגים ומקבלים ניתן להשתמש בהם בכלי SI (HyperLynx, HSPICE, ADS) כדי לחזות השתקפות גלים וגרסאות על פני זמן וערכים מרוחקים; ריצוף; פרמטרים מוקדמים.

מדרגות סימולציה מפתח:

  • חליפת עקבות S-parameters מן הפריסה באמצעות פתרון שדה 2D / 3D.
  • הכנס סיום אידיאלי ואמיתי כדי לאמת את בידוד ואת שולי התזמון.
  • בדוק עבור השתקפות המושרה על ידי צלב-קול - רעש שמקורו בתוקפים הסמוכים יכול להופיע כאנרגיה משתקפת.
  • לבצע ניתוח מונטה קרלו כדי להסביר את סובלנות הייצור ברוחב עקבות, עובי דיאלקטרי, וכו ' גורם.

מסקנה

השתקפות אותות מינימלית של עקבות דיגיטליות מהירות גבוהה דורש גישה הוליסטית: עיצוב אימפולס מבוקר, סיום הולם, סינון ממושמע, אות שונה, וניהול נתיבי החזרה קפדניים. כל טכניקה משלימה את האחרים; הזנחה אחת לעתים קרובות גורמת בעיות במקום אחר. על ידי הטמעת שיטות אלה לתוך שלב העיצוב המוקדם - מאומת באמצעות סימולציה - מהנדסים יכול להשיג מעברים נקיים, שגיאות קטנות חזקות, ביצועים אמינים ומהירים על ידי שליטה דיגיטלית בקצב של כל השתקפות גבוהה.