Giriş: Yüksek Hızlı Tasarımdaki Gizli Meydan

Yüksek hızlı elektronik tasarımlar artık endüstrilerin normlarıdır - en acil ve problemli sistemler için 5G altyapısı ve otomotiv radarından itibaren, her bir iletken, bileşen paketi ve plaka izi olan dirençe tırmanmak, bu parasitics doğrudan etkilenebilir.Bu parasitics doğrudan etkiler[değiştir | kaynağı değiştirilemez ve sorunsal uyumluluk için).

Parasitics Nedir? Derin Bir Bak

Parasitics, devrelerin fiziksel yapısından ortaya çıkan elektrik özellikleridir, niyet tasarımlarından değil, iki iletkenin birbirine yakın olduğu yerde görünürler (kapıyada akışlar), mevcut akışlar (kesinlikle), ve her hangi malzemeler sonlu iletkenlik (resistance) vardır.

Parasitic Capacitance

Bir dielektrik tarafından ayrılmış iki iletken arasındaki parasitik kapasitans formları. Bir PCB'de, bu, bir iz ve zemin düzlemi arasında kapasiteyi içerir ve bir MOSFET'nin kapısı arasında istenmeyen geri bildirim ve osilatörler oluşturabilir.

Parasitic Inductance

Parasitic inductance, şu anda bir döngüde aktığı manyetik alandan ortaya çıkıyor. Her bir iletken -düşük, iz, ya da kablo ile - kendini takip ediyor ve mevcut bir yol tarafından oluşturulan döngü alanı, on iki hızlı dijital devrede, parasitic indükleme ağlarında, on bir zemin ve gerilim droopa neden oluyor, sinyal yolunda yansımaları ve yüzüğü oluşturabilir.

Parasitik Direniş

Parasitik direnç, bakır izlerinin DC direncini, bağlantı direncini ve frekansla artış gösteren deri- etkiler. Sık sık küçük, parasitik direnç ohmik kayıplara, ısıtmaya ve sinyale indüksiyona katkıda bulunur ve kapasitance ile etkileşime girer ve rezonansa ve indüksiyona dönüşür.

Neden Parasitics EMC için Önemli

Elektromanyetik uyumluluk (EMC) iki yüzü vardır: emisyon (nasıl bir cihaz radiates) ve susceptability (nasıl iyi dış müdahaleye karşıdır). Parasitics her iki hızda da etkiler.Her bir yeteneksiz ve inductor, sistemin içine veya dışında bir yol haline gelir.

Artan Emisyonlar

Parasitik elementler, uzun bir ize kadar temiz bir dijital sinyale dönüştürebilirler, örneğin, hızlı bir kenar oranı (yüksek çözünürlüklü[Dönemli antenler) uzun bir izeksiyon yoluyla çift geçişler, onları etkili sınırları aşan bir şekilde radyatörler haline getirir.

Degraded Immunity and Susceptability

Parasitics ayrıca dış alanlara daha kırılgan devreler yapar. Gürültülü bir dijital bölümden gelen bir parasitik rezonans, düşük çözünürlükte bir yükselticiye neden olabilir, sistem performansını azaltır.

Signal Integrity Degradasyon

Signal bütünlüğü genellikle EMC'den ayrı olarak tedavi edilirken, iki samimi bir şekilde bağlantılıdır. Yansımalar, ringing ve parasitics tarafından neden olan geçişler yalnızca bozuk veriler değil aynı zamanda emisyonlara katkıda bulunan ekstra yüksek frekanslı enerji üretir.

Tasarım Stratejileri Parasitics'i Minik ve EMC'yi Geliştirmek

Mühendisler parasitik etkileri yönetmek için sağlam bir tasarım uygulamaları geliştirdiler. Bu stratejiler, bileşen seçimi, çöp tasarımı ve simülasyon.

Layout Optimizasyonu

[FONT:0)Mükemmel alanlar:[Dönetici:[Dönetici:0) Her mevcut döngü bir anten olarak hareket eder.Dön küçük yuvarlak hareket eder - dönüş yolunu doğrudan işaret yoluna koyar - hem de radyasyona giriş yapın.

[FONT:0)Proper zemin:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönlendirme:[Dönlendirme:[Dönlendirme:0)Sunucu:[Dönlendirme:[Dönlendirme:[Dönlendirme:) Yıldız zemini, zemin dikme zemin uçaklar ve düşük hacimli zemin uçaklar önemlidir.

[FONT:0)Via azaltımı:[Dönetici:0)[[Dönetici:0)Via azaltımı:[Döneticileri ve girişleri dahil etmek için her biri işaret eder.

Malzeme ve Stack-Up Choices

PCB dielektrik materyali ve yığınlama dramatik bir şekilde parasitik kapasitance etkiler. Yüksek hızlı tasarımlar Rogers 4350B veya Isola 370HR gibi düşük büyüklükteki malzemelerden faydalanır, bu da stabil dielektrik sabitleri ve düşük enerji faktörleri sunar.

Bitirme Seçimi ve Yeriment

Daha düşük parasitiği ile bileşenleri seçin: yüzeydeki direnççiler ve kapasitörler, kısa, geniş izler doğrudan güç uçağa ve zemine kadar.For konektörler için, düşük indüktörlere sahip koruyucu türleri seçin. Place decoupling cleors as close as possible to IC power pins, with short, wide traces directly to the power plane and through to ground. For connectors, select protectd types with low inductance. Place decoupling cleors. Place decoupling cleors as close as possible to IC power pins, with short, wide traces directly to the power plane.For connectors, select protect the lower inductance.

Impedance Control and TORN

Impedance mismatch causes reflections that generate additional harmonics. Design traces for controlled impedance (e.g., 50 Ω or 100 Ω differential) using proper trace width and spacing. Use series or parallel termination to match the line impedance to the source or load, reducing ringing and emissions.

Filtreleme ve Shielding

Dikkatli bir düzenle bile, parasitics hala sorunlara neden olabilir.Köpekli arılar, ortak mod chokes ve I/O hatlarında yapılan emisyonları bastırmak için filtreleyiciler.Doğru zeminli muhafazalar içeren zeminler yayılabilir; ancak, zemin bağlantıda parasitik indükleme bir slot anteni yaratırsa koruma etkinliği sınırlıdır.

Gelişmiş Teknikler: Simülasyon ve ölçüm

Modern tasarım, parasitik etkileri tahmin etmek için elektromanyetik simülasyona dayanıyor. İmalat öncesi PCB'nin araçları, rezonans frekanslarını ve darbe yollarını tanımlamaya yardımcı oluyor.Serative Simülasyon 3D yapısını azaltır ve parasitik değerleri çıkarır.

Ölçüm eşit derecede kritiktir. S-parametreleri ölçmek ve dürtüklemek için bir vektör ağı analizörü kullanın ve yakın bir alan probu radyasyon kaynaklarını bulmak için analiz eder. Zaman-domain reflectometry (TDR), modüller veya değişikliklerle sonuçlanabilir.

Örnek: Yüksek Hızlı Dijital Bir Ağda Parasitics

2.4 GHz'de çalışan bir Prat4 hafıza arayüzü düşünün. Yüksek hızlı saat ve veri hatları, kanallarını ve bağlantılarını kullanarak parasitik kapasiteye duyarlıdır.Eğer düşük ESL ile zemin geri dönüş yolu çok yüksekse, aynı anda geçiş gürültüsü (SSN) ile bağlantı kurmalı B limitlerine neden olabilir.Bu, tasarım boyunca parasitics kontrol ihtiyacını optimize ederek.

Sonuç: Tasarım Akışına Parasitik Farkındalık

Parasitics yüksek hızlı donanımın kaçınılmaz bir parçasıdır, ancak başlangıçtan itibaren bir tasarım gereksinimi olarak yönetilebilirler - performans için simülasyon ve ölçüm kullanmaya devam ederler.Veriler, bellek bütünlüğü ve EMC, mühendisler, bu pahalı etkileri en aza indirmek için tasarım gereksinimini yerine getirirler.In speed design, which not a afterfen-and to use simulation and ölçüm to performance. as data rate goes to improve to reduce, the ability to mitigate parasitic effects, material, and component strategy that require their impact. for further reading industry on EMCTEE notes