Yüksek hızlı dijital devre tasarımı, sinyal bütünlüğü korumak güvenilir veri iletimi sağlamak için çok önemlidir.En yaygın ve yıkıcı konular sinyal yansımalarıdır - saat frekansları yükselir ve kenar oranları keskinleşirken, milimetrik yanlış eşleşmeler, yansımaları ve önerilerin tüm PCB tasarım sürecindeki tüm teknikleri en aza indirmek için geri döndürür.

Signal Reflections

Bir PCB izi, sinyalin yükselmesinin zaman geçtikçe daha kısa olduğu gibi davranır, iz ve geri dönüş yolu ile yönlendirilir (bu dalganın görüntülenmesinin bir tıkır (Z0), geometri ve malzeme özellikleri tarafından belirlenir.

Yansıtmalar çizgi boyunca yapıcı ve yıkıcı müdahaleye neden olur, zamanlama bütçelerini ve mantığı eşlerini ihlal edebilecek yanlış sinyal dalgalarını üretirler.Sekizsiz kalma noktaları iz genişliği değişiklikleri, tabaka geçişleri (vias), keskin virajlar, stiller ve yetersiz sona eriyor.

Signal Reflections için Anahtar Teknikleri

1. Kontrollü Tasarım ile Eşleştirme

En temel teknik, her iletim hattını tasarlamaktır, böylece karakteristik dürtüsü kaynak engelleyicisi (tipik olarak sürücünün çıkışı engellenir) ve yük dürtüsü ile kontrol edilebilir. Kontrollü yönlendirme tasarımı, iz genişliği, bakır kalınlığı, dielektrik yüksekliği ve malzeme dielektrik sabiti (Dk). Tek taraflı izler için, ortak hedef 50 ULL (RF ve genel yüksek hızlı), 55 ULL veya 75 ULL, standartta bağlı olarak.

Bir alan çözücü veya kontrol hesaplayıcısı kullanın ( Altium Tasarımcısı, Cadence Allegro veya Polar SI9000) PCB yığını için tabaka kısıtlamaları ve toleransı için hesaplayın. İmalat çizimi üzerinde kontrol edin ve doğrudan bakır kabak ve satılan maske etkilere dikkat edin, bu da Z0'ı 1-3 ULL'ye kadar daha düşük olabilir.

Dış bağlantılar:0)Texas Instruments: Transmission Line Reflections[Dönetici:2)Altium: Controlled Impedance PCB Design).

2. Proper Torder Strategiess

Tesih, aksi takdirde yük veya kaynakta yansıtacak sinyal enerjisini absorbe eder.

  • [FONT:0] Dizin sona ermesi:[Dönetici:0) Bu, kaynağın ilk yansımasını durdurarak, sürücü ve iz arasında, Z0'ye eşit değerle, R viviviviç (profeksiyonun çıkış yolu) ile eşleştirir.Bu maça ilk yansımayı önler.
  • [0]Parallel (pull-up/pull-down) sona ermiş: Zemin veya V ttt'a yük olarak bir direniş yerleştirin (tahkem geriliminizi dengelemek). Değerler Z0'a eşittir, ancak DC güçlerini tüketir.
  • [FONT:0]Thevenin feminasyonu:[Dönetici:[Dönetici:0) İki direnç (R1 to V ttt, R2 to Ground) LVCMOS ve SSTL arayüzlerinde paralel bir engel teşkil ederken.
  • [FONT:0]AC sonlandırma:[Dönetici: [Dönetici:0) A cleor, yükte paralel bir direnici ile seride, DC'yi yüksek frekansları kesmeye çalışırken. DC güç tüketimini azaltmak için kullanışlı.

Tasarım aşamasında sona er ve IBIS simülasyonları ile doğrulayın. biyönerge otobüsleri için dinamik bir sonlandırmayı düşünün (örneğin, ODT in Prat memory).

Dış bağlantı:0)Maxim Entegre: Yüksek Hızlı Dijital Sinyaller için Tesih Teknikleri).

3. Kontrollü Trace Routing

Fiziksel düzen doğrudan bu yönergeleri takip eder:

  • [FONT:0)Öyle Olmayanlar: Tüm uzunlukta genişlikte sürekli olarak iz tutun. Herhangi bir değişiklik - bir via or test ped - bir yansıma yaratır.Eğer genişlik ayarı kaçınılmazsa, kademeli musluklar kullanın (uzunluk değişiklikleri) sorunsuz bir şekilde kesintiye uğrar.
  • [FONT=0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • [FONT=0) ● bükücüklere dikkat edin:[Dönder: · 1 ) 90 ° lik köşeler veya dairesel yaylar kullanın. Doğru-kahkalamalar bir kapasite artışına neden olur ve bir ansal engel oluştururlar; Ayrıca aşırı yüksek hızlar (≥10 Gbps), kapasitance için telafi etmek için mitered virajlar kullanırlar.
  • [FONT=0)Manage vias:[Dönetici:[Dönetici:0)Her biri düşük hızda (parçalı) ve indüktör (barrel) bir geri dönüş yolu sağlamak için sinyale bitişiktir.
  • [FONT:0]Maintain'in geri dönüş uçakları için tutarlı bir şekilde müdahale etmesi:) Bölünme veya yuvalanmış toprak bölgelerinin üzerinden çıkmaktan kaçının.Bir bölünmeyi geçmek kaçınılmazsa, dikme kapasitörleri ekleyin.

4. Diferansiyel İşaretleme

Diferansiyel çiftler, yaygın-mode yansımaları ve gürültüyü iptal ederek sinyal bütünlüğünü doğal olarak geliştirir.Diferansiyel dürtüler iki iz arasındaki yayılma ve darbe ile belirlenir.Farklı çiftlerin yansımalarını en aza indirmek için:

  • Sürekli boşluk (s) ve genişlik (w) tüm rota boyunca. küçük varyasyonlar (örneğin, tarayıcı pedlerde) degrad engellendi.
  • Sıkı bir tolerans içinde uzun eşleştirme tutun (tipik ≤5 ps skew) yaygın-mode dönüşümü önlemek için, bu istenmeyen yansımaları yaratır.
  • Pasajdan kaçınmak için kontrollü inter-konuşturucu kullanın, ancak intra-konuşluk kesintisi kontrol için tutarlıdır.
  • Terminate diferansiyel olarak (bir tek direnici R diff = Z diff Between the two traces) veya standart (örneğin, LVDS, HDMI, USB) bağlı olarak üçüncü bir dirençle sona eriyor.
  • Eksi çiftlerde 90 ° sönüklerden kaçının; hem bacakları eşit uzunlukta tutmak ve engeli korumak için simetrik mitered virajları kullanın.

Dış bağlantı:D:0)Intel: Diferansiyel Pair Routing ve Tequ).

5. Güç Teslimatı ve Yol Optimizasyonu

Sık sık sık kesintiye uğramadan uzak durmalar. Yüksek frekanslarda, sinyal geri dönüş akımı doğrudan referans uçağındaki sinyal izlerini kullanarak akışlar. Referans uçağının boşluk, slot veya bölünmüş, mevcut kesintiye uğramalı ve bir yansıma yaratmak zorundadır. Sürekli, düşük hacimli bir geri dönüş yolu kullanarak doğrudan geri dönüş yolu kullanın (yüksek hızlı izler altında bölünmüşler).

Ayrıca, güç bütünlüğü sinyal bütünlüğünü etkiler. Aşırı güç ray gürültüsü sinyal hatlarına çift olabilir, zamanlama jitter ve yansıma benzeri eserlere neden olabilir.De çift güç dağıtım ağı (PDN) uygun kapasitörler ve uçaklar faiz aralığı boyunca düşük tutmak için.

Simülasyon ve Geçerlilik

Katı tasarım kılavuzları ile bile, karmaşık multikatlı PCBler önceden ayar ve posta sonrası simülasyondan yararlanabilirler. zaman alan reflemetri (TDR) simülasyonu (veya gerçek TDR ölçümleri prototipleri) sonsuzluğa kadar parametreleri tespit etmek için.IBIS modelleri SI araçlarda kullanılabilir (HyLynx, HSPICE, ADS) dalga dalga dalga dalga dalgalarını ve göz diyagramlarını tahmin etmek için.

Anahtar simülasyon adımları:

  • 2D/3D alan çözücü kullanarak düzenin S-parametrelerini alıntılayın.
  • amplitüd ve zamanlama marjlarını doğrulamak için ideal ve gerçek bir sonlandırmayı ekleyin.
  • Pasif yansımaları için kontrol edin - bitişik aggressors'dan gelen gürültü, enerjiyi yansıtabilir.
  • Monte Carlo analizini iz genişlikte, dielektrik kalınlığında ve vsh faktöründe üretim toleransları için dikkate alın.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yüksek hızlı dijital PCB izlerinin yansımalarını özetlemek, tümleşik bir yaklaşım gerektirir: kontrollü yönlendirme tasarımı, doğru sonlandırma, disiplinli routing, diferansiyel sinyalleme ve geri dönüş yolundaki yol yönetimi.Her teknik diğerlerini tamamlıyor; bu uygulamaları erken tasarım aşamasına dahil ederek - simülasyon yoluyla doğrulayarak - mühendisler temiz sinyal geçişlerini, biraz hata oranlarını ve güvenilir sistem performansını elde edebilir.