Yüksek hızlı dijital arayüzler, hata içermeyen veri aktarımını saat artışları ve veri artışları ile sağlamak için titiz bir dikkat gerektirir.Çok-gigabit hızlarında, basılı bir devrede (PCB) düzeni veya bileşen seçimi, yüksek hızlı sinyal bozulmasına yol açabilir, bazı hatalarda ortaya çıkan, gürültü marjlarını ve sistemi istikrarsızlığı mühendislerin malzeme seçimi ve engelleyici kontrolden gelen ve en iyi uygulamaları içeren tüm teknikleri benimsemeleri gerekir.

Signal Degradasyon Anlamak

Signal dezenfeksiyonu, dijital sinyalin amplitüdünde herhangi bir değişiklik kapsar, zamanlama veya sürücüden alıcıya kadar propagates olarak şekillenir. Yüksek frekanslarda, daha düşük hızlarda ihmal edilebilir olan parasitik etkiler baskın hale gelir. birincil mekanizmalar şunları içerir:

  • [FONT:0)Electromanyatik müdahale (EMI)) - dış gürültü kaynakları iletim hattına çiftleştirilmiştir.
  • [FONT:0]Crosstalk[DÜT:1] – Konsülküler ve indüktif darbeler arasındaki.
  • [FONT:0]Sonsuzluklar[[Döneticiler)[[Döneticiler)[[Dönler:0)))[Dönlenmeler[Dönlenmeler[Dönlendirmeler: 2)
  • [FONT:0]Skin etkisi ve dielektrik kaybı[Dönetici: 1) Yüksek frekanslarda, mevcut iletken yüzey üzerinde yoğunlaşır, artan direnç, substratlar ısı olarak enerji toplarken.
  • [FONT:0]Simultane geçiş gürültüsü (SSN)) - yüksek mevcut geçiciler nedeniyle güç ve zemin uçaklardaki gerilim dalgalanmaları.

Bu faktörlerin her biri sinyal-to-noise oranı (SNR) ve zamanlama marjında bir azalmaya katkıda bulunur. Güvenilir operasyon için tasarımcılar, alıcının belirtilen eşleri içinde toplam bozulmanın kalmasını sağlamalıdır. Bu mekanizmaları anlama, etkili bir karşılamaların uygulanması için ilk adımdır.

Minimizing Signal Degradasyon için Anahtar Teknikleri

1. Kontrollü Impedance Design

Tüm sinyal yolunda tutarlı bir özellik tutmak önemlidir. Yanlar, referans uçağın üzerinde herhangi bir noktada gerçekleşir ve ani olarak yanlış formüller kullanarak, bağlantı geçişleri veya uygunsuz sonları. kontrollü yönlendirmeye ulaşmak için, tasarımcılar kontrol edilen izi işaret geometrisi - genişliği, yüksek çözünürlükte yükseklik ve dielektrik materyalinin göreceli izin verme özelliği (Dk) - alan çözücüleri veya ampirik formülleri kullanarak.

Yaygın iletim hattı topolojiler mikrostrip'i içerir (aşağıda referans uçağı ile dış bir tabaka üzerinde durmalıdır) ve şeritli (iki referans uçağı arasında uzun süre sandviçli sandviçli). Strip daha iyi bir kalkan ve daha düşüktalk sunar, ancak üretim maliyeti eklenmelidir.

Gerekli iz genişliği ve spacing araçlarının kullanılması (örneğin, Polar Si9000, Ansys Q2D) gerekli iz genişliği ve spacing belirlemenize yardımcı olur. Ayrıca satılan maskenin etkisini göz önünde bulundurmak önemlidir - dielektrik sabiti 2-5 TEL tarafından hesaplanmamış bir şekilde daha düşük bir şekilde kontrol sağlar.

2. Proper Torder Strategiess

Tesih, aksi takdirde geri dönüp seyahat edecek olan yansıma sinyalleri enerjisini absorbe eder, ringing ve overshoot oluşturmak. Seçim en üstoloji ve sürücü özelliklerine bağlıdır:

  • [FONT:0] Dizinin sona ermesi:[Dönder:) Diziye yerleştirilen bir direniş ( sürücüye karşı) mevcut sürücülerin yükteki yansımaları azaltır.
  • [0]Parallel sonlandırma:[Dönetici:[Dönetici: · 1 ) Alıcı sonunda (veya VCC) yere karşı direnen, uzun hatlara uygun olarak eşleştirilmiş, ancak DC güç dağılımını artırır.
  • [FONT:0]AC sonlandırma:[Dönetici: · 1] Bir dizi kapasiteli ve alıcıya karşı direnir. AC sinyalini bastırırken, güç kullanımını azaltır; yüksek hızlı otobüs için idealdir.
  • [FONT:0]Thevenin son:[Dönetici:[Dönetici: 1) İki direnç (biri VCC'ye, bir totuba), alıcıya paralel olarak eşdeğer olarak, diferansiyel sinyalde veya ortak bir mod gerilimi ayarlamak için kullanılır.

Diferansiyel çiftler için, sonlandırma çift boyunca uygulanmalıdır (örneğin, olumlu ve negatif hatlar arasında 100 GU direnici) Doğru şekilde sonlandırmak, sinyal yansıma problemlerinin öncü bir nedenidir. [...]DÜDÜ:0)Analog Cihazlarının son teknikleri üzerine makalesi).

3. Diferansiyel İşaretleme

Bu yaklaşım, iki tamamlayıcı iz üzerinden verileri iletir - bir inverted, bir inverted – alıcı gerilim farkı algılamaktadır.Bu yaklaşım yüksek hızlı arayüzler için birkaç avantaj sunar:

  • [FONT:0]Common-mode reddedilmesi:[Dönetici:[Dönetici:0) Elektromanyetik müdahale çiftleri her iki çizgiye eşit olarak eşit olarak ve gürültü bağışıklığı geliştirmek.
  • [FONT:0)Redük EMI:[Dönetici: 0,4; eşit ama tam tersi akımlar manyetik alanları iptal etmek, daha düşük emisyonlar yaratmak.
  • [[Düzücük gürültü marjları:[Dönetici: 0,4][/FONT=0) Alıcının küçük gerilim salaklarını tespit etmesi, yüksek hızlarda daha düşük güç işlemine izin vermek.

Diferansiyel çiftler USB 3.x, HDMI, DisplayPort, PCI Express ve Ethernet 10GBASE-T. Key düzen kuralları çiftleri sıkı bir şekilde tutuyor (kontrollü spacing), birkaç metre içinde eşleşen izlerini (daha az skew) ve 90 ° köşeden kaçınıyor.

4. Trace Uzunluk Yönetimi ve Optimize Edilmiş Layout

Fiziksel düzen doğrudan sinyal bozulmasına etkiler. Kısa izler değerlendirme ve gecikme azaltır, ancak karmaşık kurullarda, uzunlaştırma bazen engeller etrafında rotalamak gerekir. Aşağıdaki uygulamalar sinyal kalitesini korumaya yardımcı olur:

  • [FONT=0]Length eşleştirme:[DDR, MIPI) ve diferansiyel çiftler için, gecikme farklılıkları skew. yılan izlerini uzunlara indirmek için kullanır, ancak yılanı en az üç kez karşılıklı indüklemenin izlerini tutar.
  • [FONT:0) Kullanımı ileMini:[Dönetici:0) Her biri parasitik kapasitans ve indükleme ile tanıştırılır. Yüksek hızlı sinyaller için, stil geçişleri için kullanılan mikrovias kullanın.
  • [FONT:0)Kontinable referans uçakları:[Dönemli: 1) Yüksek hızlı izler altında zemin veya güç uçağını kesmeden kaçının. Gaps, imkansızlık ve döngüyü yükselterek.Eğer bir uçak bölünmesi kaçınılmazdırsa, sadece kapasitör veya bir köprüyü dikmekle birlikte sinyale yollayın.
  • [FONT:0)Geri dönüş yolu kontrolü: [Dönder:) Yüksek hızlı sinyaller doğrudan bir bitişik uçaktaki yolda geri dönüş yolu olmalıdır. Herhangi bir kesinti (örneğin, zemin uçaktaki slot), indükleme ve sinyal bozulması için mevcut kuvvetler.
  • [FONT:0) Bölgeleri İçer:[Dönler: 1 ) Yüksek hızlı izler ve diğer hatlar veya hassas analog sinyaller arasında ayrımı sürdürmek.Bir başparmak kuralı 3 ila 5 kez iz genişliği (3W to 5W) kabul edilebilir bir geçiş için.

Mentor PADS, Cadence Allegro ve Altium Tasarımcısı, uzun süre, yayılma ve engellenme gereksinimleri için kısıtlamalar içerir.ENFLT:0)IEEE kağıtları yüksek hızlı bir şekilde ayar optimizasyonu) daha fazla öngörüye dayalı bir düzene daha öngörüde bulunacaktır.

Ek En İyi Uygulamalar

Yer ve Güç

Düşük hız gücü dağıtım, sabit gerilim seviyeleri ve gürültü azaltma için gereklidir. Güç ve zemin bağlantıları için birden fazla kullanım kullanın ve her IC'nin güç pimlerine yakın yer alan kapasitörler. Özel bir zemin uçağı ve bir güç uçağı, en az ayrılık yolu ile, düşük hızlı arayüzler için, ferrite beads kullanmayı düşünün.

Shielding ve EMI Mession

Dış koruyucular (canlar) yüksek frekanslı bloklar, radiated emisyonlarını azaltır ve dış EMI'ye karşı korurlar. PCB'de, zeminli dikme ile koruyucu izler, eksforacent yüksek hızlı hatları arasında bir kalkan sağlayabilir. Özellikle gürültülü arayüzler için, saat sinyalleri gibi rotalar, elektromanyetik alanlara (iki uçak arasında) yollayın.

Malzeme Seçimi

Dielektrik materyalinin özellikleri - öncelikle dağıtım faktörü (Df) ve dielektrik sabit (Dk) - yüksek frekanslarda sinyal kaybı önemli ölçüde etkiler. Standart FR-4'ün Df'si, 5 GHz'nin üzerindeki fark verici kaybına neden oluyor. Daha yüksek veriler için (örneğin, 25 Gbps ve ötesinde), Rogers 4350B veya Isola Tachyon gibi düşük ölçekli malzemeler önerilir.

Simülasyon ve Ön-Layout Analizi

Bir PCB düzenine taahhüt etmeden önce, farklı çöpleri, izlerini ve bitiş değerlerini değerlendirmek için önceden belirlenmiş simülasyonları çalıştırın. HyperLynx, SiSoft QSI veya Ansys SIwave, tasarımcıların her aşamada sinyal bütünlüğünü doğrulamasına izin verir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

En az sinyal bozulması ile yüksek hızlı dijital arayüzler tasarlamak, elektrik mühendisliği ilkelerinin disiplinli bir kombinasyonunu gerektirir ve dikkatli PCB uygulamaları. Kontrollü dürtü, uygun sonlandırma, diferansiyel sinyalleme ve optimize edilmiş düzen, temel oluşturur. Üst düzey iletişim için ek bir dikkat ve yüksek hızlı dijital ürünlerin yaşam döngüsüne katkıda bulunabilir.