Yüksek Hızlı Sinyalde Ring Area'yı Anlamak

Modern yüksek hızlı dijital tasarımda, her nanosaniye önemli. Saat frekansları gigahertz aralığına tırmanıyor ve kenar oranları keskinleşiyor, bir PCB izi fiziksel geometrisi, mantıkta olduğu kadar kritik hale geliyor.En göz ardı edilen performans-limiting parametrelerinin biri, elektromanyetik müdahale için verimli bir anten oluşturuyor (EMI) Bu nedenle herhangi bir mühendis geçişi için temel bir disiplindir.

Bu makale, döngü alanının ardındaki fiziği araştırıyor, onu en aza indirmek için harekete geçirilebilir stratejiler sağlar ve endüstri deneyimi tarafından doğrulanan en iyi uygulamaları döndürür. bir Prat4 hafıza otobüsü, bir PCIe Gen5 bağlantısı veya yüksek hızlı serileştirici-deserial kanal, kontrol alanı doğrudan göz açmaları, jitter azaltır ve EMC düzenlemeleri ile uyum sağlar.

Neden Ring Area Maddeleri: Geri Dönüş Fiziği

Her yüksek hızlı sinyal, sürücüden gelene kadar uzanacak kapalı bir döngü gerektirir ve zemine geri dönün. İleri yol tarafından kapalı olan fiziksel alan ve dönüş yolu, [[0))))) indirgeme[Dönetici[Döneticileri değiştir], bağlantının genişliğini sınırlarken, kanaldaki hızlı değişikliklere karşı çıkıyor.Inductance, gerilim damlama, sinyale neden oluyor ve manyetik alanların emisyonunu artırdı.

Anahtar ilişki, döngünün alanına doğru orantılıdır. Hatta sinyal ve geri dönüş yolu arasında küçük bir artış - sadece birkaç milimetre - yakın zamanda, sinyalin yükselmesine yol açan enerji çiftliği ve radyasyon testlerine yol açan manyetik alan hatları.

Bu etkileri en aza indirmek için tasarım hedefi teoride basittir, ancak pratikte talep edilir: ESFLT:0) sinyal izlerini mümkün olduğunca yakından takip etmek, mümkün olan en küçük döngü alanını sağlamak).

Proven Strategies to Minimeye Alan Alan

Aşağıdaki stratejiler en temelden daha gelişmiş teknik özellikle yaklaşımlara ayarlanmaktadır. Bunların bir kombinasyonunu uygulamak en iyi sonuçları verecektir.

1. Kısa İşaret Yolu

Hızlı iz alanı daraltmak için en doğrudan yol, yüksek hızlı bileşenlere (örneğin işlemciler, bellek kontrolörleri ve transceivers) yakın bir şekilde monte edilir.Her bir ek iz uzunluğun uzunluğu, geri dönüş yolundan uzak durmaz. Uygulamada, bu yüksek hızlı bileşenler (örneğin işlemciler, bellek kontrolörleri ve transceivers) ile birlikte ısı ve mekanik kısıtlamalar arasındaki en kısa rotayı kullanın.

Örneğin, bir paralel otobüste, Krishna gibi uzun eşleştirmeye ihtiyaç vardır - kullanım için:0) yılan bölümlerinin yakınında dağıtılır[Döneticileri 1 ), yılan bölümlerinin zemine sıkı bir şekilde çiftleştirilmesi ve döngü alanını gereksiz yere açmaması nedeniyle yüksek hızda sinyallerin kenarına doğru bir şekilde dağıtmasına izin verir.

2. Sürekli Ground Planes kullanın

Tek en etkili araç minimiz döngü alanı aritmedir:0)solid, kesintisiz zemin uçağı ), doğrudan sinyal katmanının altında yerleştirilen mikrostrip konfigürasyonu (konu iç tabakada yer alan, arka tarafta yer alan) bir akış.

Hızlı bir iz altında bir zemin uçağı asla bölmeyin. Bir slot veya boşluk, geri dönüş akımını parçalayarak, dramatik olarak bölmeyi kullanın.Eğer bir bölme (örneğin, bir izolasyon bariyeri için), tüm yüksek hızlı sinyalleri bir köprünün karşısındaki rotayı sürekliliği korumak için kullanın.For multi-katman boardlar için (sadece zemin doldurmayın) ve onları tahta kenarlarında yoğun bir şekilde bağlantı ile bağlantı kurmak zorundasınız.

striptizci routing (iki referans uçakları arasında imzalanmış), döngü alanı daha küçük çünkü geri dönüş akımları her iki uçakta dağıtılır, mikrostrip'e kıyasla döngüyü etkin bir şekilde yarıya indirir. Mümkün olduğunda, şerit tabakalarında kritik yüksek hızlı sinyaller üst sinyal bütünlüğü için ve azaltılır EMI.

3. Proper Trace Routing

İznin geometrisi, döngü alanını etkiler. Belirli bir uzunluk için, aİLFLT:0) çapındaki izler[Döneticileri azaltır, çünkü uzun süre boyunca en düşük seviyeye kadar uzanır ve geri dönüş gereksinimlerine karşı dengelenmelidir: Kontrolsüz bir şekilde incelenen görüntüler için, dielektrik yüksekliği (kömürücük yüksekliğe oranına göre) ayarlanır.

Eksi çiftler için (örneğin USB, HDMI, MIPI), döngü alanı sadece her bir iz tarafından değil aynı zamanda iki iz arasındaki döngüyü en aza indirmek için, iki izlerini sabit bir şekilde sıkı bir şekilde tutmak ve onları sürekli bir zemin uçağı üzerinden yönlendirmektir.

Kullanım:0)))))))))) Sert 90 derece viraj yerine, Sharp köşeleri, döngü alanında yerelleştirilmiş artışlar yaratır ve kapasitance sonluluklar sağlar. Simulate geometrileri aşırı yansımalarına neden olmazlar.

4. Implement Via Stitching

Sinyaller, katmanları vias aracılığıyla değiştirirken, döngü alanı yükselebilir çünkü geri dönüş akımı bir referans uçağından diğerine bir veya daha fazla vias ile başka bir şekilde atılmalıdır.Eğer sadece tek bir tek yol kullanılırsa, geri dönüş mevcut yol uzun ve dar olabilir, büyük bir döngü oluşturabilir.

Geçiş yoluyla her sinyal için, en az iki zemin 1 mm'lik sinyalin içinde dikilmesi gerekir. dikme ile dikme arasındaki boşluk bir tahtanın veya bir bekçi izi boyunca, manyetik alanı da sınırlandırabilir, tüm bölge için döngü alanını etkili bir şekilde azaltmalıdır.

5. Ayrı Yüksek Hızlı İşaretler, Disturbances

Ring alanı sadece birincil sinyal hakkında değil - aynı zamanda sinyallerin arasında darbeyle ilgilidir. gürültülü bir saat veya güç hattına paralel çalışan yüksek hızlı bir iz, müdahaleyi seçen ortak bir döngü alanı yaratabilir.Bunu önlemek için, [[Döneticileri ).

  • Onları iç tabakalarda (stripline) diğer saldırganlardan uzak durun.
  • Her iki tarafta da zemin dolu bekçi izlerini kullanarak, her ⁇ /10 ile dikmekle zemin uçağa bağlanır.
  • Geniş bölmeyi en aza indirmek için bitişik katmanlara tutun.
  • En az 3× yüksek risk sinyallerinden dielektrik kalınlığı ayrılmasını sağlamak.

Bu izolasyon, her sinyalin döngü alanının, etkili döngüyü başka türlü genişletecek olan indüklenen akımlardan ücretsiz kalmasını sağlar.

En İyi Uygulamalar için Loop Area Control

Yukarıda hedeflenen stratejilerin ötesinde, birkaç overarşiing tasarım uygulamaları, düzenin başlangıcındaki döngü alanları kontrol altında tutmaya yardımcı olur.

Doğru Stackup seçin

İyi bir-kosen PCB yığınları, güç uçağını faiz frekanslarında son derece düşük bir kesintiye uğratmadığı için, bu uçaklara karşı üst düzeye doğru yol açıyor.

Dört katmanlı tahtalar için, klasik önerilen yığınlama: Signal (top katmanı) – Ground – Power – Signal (düşün tabakası) - Üst kattaki bir düzlem, hem üst kattaki sinyallerin referansı olarak hizmet eder ve uygun dikteleme ile, alt katlama sinyalleri için.

Sürekli Referans Planları

Her yüksek hızlı izi, doğrudan altındaki kesintisiz bir referans uçağı olmalıdır.Kapalar, moats, ya da uçağın izi yöndeki mesafeyi kıran herhangi bir bakır tespit.Eğer bir slot kaçınılmazsa (örneğin, bir kesik için), bir rotayı slota karşı koymak yerine sağlam bir alan üzerinden takip etmek.

Eleştirel Nets'te Vias'ı Minik

Her bir işlem, giriş sırasında etkili döngü alanını artırabilir ve referans katmanındaki değişimleri takip eder. Yüksek hızlı bir sinyale mutlak minimumda tutun.İzleyici olarak, tabakaları değiştirdiğinizde, en kısa sürede (daha önce) ve daha önce açıklanan yerdeki zemin dikme işlemini kullanın.

Katı Zemin Yolu, Plane Splits'tan Değil

Asla bir boşluk veya bitişik zemin uçağın üzerinde yüksek hızlı bir iz aramayın. Bu, geri dönüş akımının boşlukta seyahat etmesi gerektiği gibi büyük bir döngü yaratır. Plane bölünmüşler, analog ve dijital nedenlerle ayrılmış olan karma tasarımlarda yaygındır.

Simülasyon ve Test

En dikkatli düzen bile öngörülemeyen döngü alanı sorunlarını ortaya çıkarabilir. Simülasyon ve ölçüm, üretimden önce tasarımı doğrulamak için gereklidir.

Elektromanyetik Alan Çözvers

2D alanı, referans uçağındaki döngüyü çıkarmak ve kontrol etmek için kullanılan 3D handijin (e.g., 03.) veya [[CST Studio Suite) tüm yapılarla ve yuvalar dahil olmak üzere.

Zaman-Domain Reflectometry (TDR)

Bir TDR ölçümü, genellikle döngü alanı varyasyonları ile ilişkili olan engelleri açığa çıkarabilir. Bir via or boşlukta aniden bir düşüş veya bir boşluk döngünün içine girilmesini gösterir. geri dönüş yolunu doğrulamak için TDR kullanın.

Yakın zamanda,

Prototipleme sırasında, yakın bir alan Prodüksiyonu kullanın ([Dönetici:0)Langer EMV probes) güçlü manyetik alanların için kurulu taramak için iyi bir kaynaktır. Yüksek alan gücü olan alanlar büyük boşluk alanlarıyla karşılık gelir ve alanı geri getirmek için bu noktaları ve yeniden dikme veya eker.

Vaka Çalışmaları ve Gerçek Dünya Etkisi

2400 MT /s'te çalışan bir Gale4 hafıza otobüsü düşünün. İlk bir düzen, adres izlerinin altında yer alan uçakta 2 mm boşluk vardı ve jitter'de% 12 mm2 alan oluşturmak.Bu örnek, döngü alanının doğrudan yuvayı kaldırarak ve her 2 mm'yi dikme ettikten sonra, döngü alanı 1 mm2'nin altında kaldı ve göz marjı % 82 oranında arttı.

Başka bir durumda, USB 3.0 tasarımı 5 GHz'de radyasyon testini başarısız oldu. Probing, bir uçak bölünmesini geçen uzun bir diferansiyel çift tarafından oluşturulan büyük bir döngü ortaya çıktı. Uçağın izlerini yeniden yapılandırın ve 12 dB'ye kadar emisyonlarını dikin.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Çevrim alanı yönetimi yüksek hızlı tasarımda isteğe bağlı bir rafineri değildir - temel bir gerekliliktir. geri dönüş yolu döngüyü tanımlar ve bu kanalla doğru ölçekler, mühendisler döngü alanları minimum EMI ve daha yüksek güvenilirlik ile disiplinler arası adımları atabilirler.

Veri oranları yükselmeye devam ettikçe, her kare döngü alanı kütleleri. Bu uygulamaları erken tasarım döngüsünde pahalı re-spinlerden kaçınmak ve hem işlevsel hem de düzenleyici standartları geçen yüksek performanslı ürünler sunmak.