PCB (placa de circuito impreso), el nombre chino es placa de circuito impreso, también conocida como placa de circuito impreso, es un componente electrónico importante, un soporte para componentes electrónicos y un soporte para conexiones eléctricas de componentes electrónicos.Debido a que se fabrica mediante impresión electrónica, se denomina placa de circuito "impreso".
1. ¿Cómo elegir la placa PCB?
La elección de la placa PCB debe lograr un equilibrio entre cumplir con los requisitos de diseño, la producción en masa y el costo.Los requisitos de diseño contienen componentes tanto eléctricos como mecánicos.Por lo general, este problema material es más importante cuando se diseñan placas de circuito impreso de muy alta velocidad (frecuencia superior a GHz).
Por ejemplo, el material FR-4 que se usa comúnmente hoy en día puede no ser adecuado porque la pérdida dieléctrica a una frecuencia de varios GHz tendrá un gran impacto en la atenuación de la señal.En lo que respecta a la electricidad, es necesario prestar atención a si la constante dieléctrica (constante dieléctrica) y la pérdida dieléctrica son adecuadas para la frecuencia diseñada.
2. ¿Cómo evitar interferencias de alta frecuencia?
La idea básica de evitar la interferencia de alta frecuencia es minimizar la interferencia de los campos electromagnéticos de la señal de alta frecuencia, que es la llamada diafonía (Crosstalk).Puede aumentar la distancia entre la señal de alta velocidad y la señal analógica, o agregar trazas de derivación/protección de tierra junto a la señal analógica.También preste atención a la interferencia de ruido de la tierra digital a la tierra analógica.
3. En el diseño de alta velocidad, ¿cómo resolver el problema de integridad de la señal?
La integridad de la señal es básicamente una cuestión de coincidencia de impedancia.Los factores que afectan la coincidencia de impedancia incluyen la estructura y la impedancia de salida de la fuente de la señal, la impedancia característica de la pista, las características del extremo de la carga y la topología de la pista.La solución es confiar en la terminación y ajustar la topología del cableado.
4. ¿Cómo se realiza el método de distribución diferencial?
Hay dos puntos a los que prestar atención en el cableado del par diferencial.Una es que la longitud de las dos líneas debe ser lo más larga posible.Hay dos formas paralelas, una es que las dos líneas se ejecutan en la misma capa de cableado (una al lado de la otra), y la otra es que las dos líneas se ejecutan en las capas adyacentes superior e inferior (superior-inferior).En general, el primero de lado a lado (lado a lado, lado a lado) se usa de muchas maneras.
5. Para una línea de señal de reloj con un solo terminal de salida, ¿cómo implementar el cableado diferencial?
Para usar cableado diferencial, solo tiene sentido que la fuente de señal y el receptor sean señales diferenciales.Por lo tanto, no es posible utilizar un cableado diferencial para una señal de reloj con una sola salida.
6. ¿Se puede agregar una resistencia coincidente entre los pares de líneas diferenciales en el extremo receptor?
Por lo general, se agrega la resistencia de adaptación entre los pares de líneas diferenciales en el extremo receptor, y su valor debe ser igual al valor de la impedancia diferencial.De esta manera la calidad de la señal será mejor.
7. ¿Por qué el cableado de los pares diferenciales debe ser cercano y paralelo?
El enrutamiento de pares diferenciales debe ser adecuadamente cercano y paralelo.La llamada proximidad adecuada se debe a que la distancia afectará el valor de la impedancia diferencial, que es un parámetro importante para diseñar un par diferencial.La necesidad de paralelismo también se debe a la necesidad de mantener la consistencia de la impedancia diferencial.Si las dos líneas están lejos o cerca, la impedancia diferencial será inconsistente, lo que afectará la integridad de la señal (integridad de la señal) y el retraso (retardo de tiempo).
8. Cómo lidiar con algunos conflictos teóricos en el cableado real
Básicamente, es correcto separar el terreno analógico/digital.Cabe señalar que las trazas de la señal no deben cruzar el lugar dividido (foso) tanto como sea posible, y la ruta de corriente de retorno (ruta de corriente de retorno) de la fuente de alimentación y la señal no debe volverse demasiado grande.
El oscilador de cristal es un circuito de oscilación de retroalimentación positiva analógico.Para tener una señal de oscilación estable, debe cumplir con las especificaciones de fase y ganancia de bucle.Sin embargo, la especificación de oscilación de esta señal analógica se altera fácilmente, e incluso agregar trazas de protección de tierra puede no ser capaz de aislar completamente la interferencia.Y si está demasiado lejos, el ruido en el plano de tierra también afectará el circuito de oscilación de retroalimentación positiva.Por lo tanto, la distancia entre el oscilador de cristal y el chip debe ser lo más cercana posible.
De hecho, existen muchos conflictos entre el enrutamiento de alta velocidad y los requisitos de EMI.Pero el principio básico es que las resistencias y los condensadores o las cuentas de ferrita añadidas debido a EMI no pueden causar que algunas características eléctricas de la señal no cumplan con las especificaciones.Por lo tanto, es mejor utilizar las técnicas de disposición de cableado y apilamiento de PCB para resolver o reducir los problemas de EMI, como el enrutamiento de señales de alta velocidad a la capa interna.Finalmente, use un condensador de resistencia o una perla de ferrita para reducir el daño a la señal.
9. ¿Cómo resolver la contradicción entre cableado manual y cableado automático de señales de alta velocidad?
La mayoría de los enrutadores automáticos del software de enrutamiento más fuerte ahora tienen restricciones establecidas para controlar el método de enrutamiento y la cantidad de vías.Los elementos de configuración de las capacidades del motor de bobinado y las condiciones de restricción de varias empresas de EDA a veces difieren mucho.
Por ejemplo, ¿existen suficientes restricciones para controlar la forma en que serpentean las serpientes, se puede controlar el espaciado de los pares diferenciales, etc.?Esto afectará si el método de enrutamiento obtenido por el enrutamiento automático puede cumplir con la idea del diseñador.
Además, la dificultad de ajustar manualmente el cableado también tiene una relación absoluta con la capacidad del motor de bobinado.Por ejemplo, la capacidad de empuje de las trazas, la capacidad de empuje de las vías e incluso la capacidad de empuje de las huellas al cobre, etc. Por lo tanto, la solución es elegir un enrutador con una gran capacidad de motor de bobinado.
10. Acerca de los cupones de prueba.
El cupón de prueba se utiliza para medir si la impedancia característica de la PCB producida cumple con los requisitos de diseño con TDR (Reflectómetro de Dominio del Tiempo).Generalmente, la impedancia a controlar tiene dos casos: una sola línea y un par diferencial.Por lo tanto, el ancho de línea y el espacio entre líneas (cuando hay pares diferenciales) en el cupón de prueba deben ser los mismos que los de las líneas a controlar.
Lo más importante es la posición del punto de tierra al medir.Para reducir el valor de inductancia del cable de tierra (ground lead), el lugar donde se conecta a tierra la sonda TDR (sonda) suele estar muy cerca del lugar donde se mide la señal (punta de la sonda).Por lo tanto, la distancia y el método entre el punto donde se mide la señal en el cupón de prueba y el punto de tierra Para que coincida con la sonda utilizada
11. En el diseño de PCB de alta velocidad, el área en blanco de la capa de señal se puede cubrir con cobre, pero ¿cómo se debe distribuir el cobre de varias capas de señal en la conexión a tierra y la fuente de alimentación?
Generalmente, la mayor parte del cobre en el área en blanco está conectado a tierra.Solo preste atención a la distancia entre el cobre y la línea de señal cuando deposite cobre junto a la línea de señal de alta velocidad, porque el cobre depositado reducirá un poco la impedancia característica de la traza.También tenga cuidado de no afectar la impedancia característica de otras capas, como en la estructura de una línea de doble tira.
12. ¿Es posible utilizar el modelo de línea microstrip para calcular la impedancia característica de la línea de señal por encima del plano de potencia?¿Se puede calcular la señal entre la potencia y el plano de tierra utilizando el modelo de línea de banda?
Sí, tanto el plano de potencia como el de tierra deben ser considerados como planos de referencia a la hora de calcular la impedancia característica.Por ejemplo, una placa de cuatro capas: capa superior-capa de potencia-capa de tierra-capa inferior.En este momento, el modelo de la impedancia característica de la traza de la capa superior es el modelo de línea microstrip con el plano de potencia como plano de referencia.
13. En general, ¿puede la generación automática de puntos de prueba por software en placas impresas de alta densidad cumplir con los requisitos de prueba de la producción en masa?
El hecho de que los puntos de prueba generados automáticamente por el software general cumplan con los requisitos de prueba depende de si las especificaciones para agregar puntos de prueba cumplen con los requisitos del equipo de prueba.Además, si el cableado es demasiado denso y la especificación para agregar puntos de prueba es relativamente estricta, es posible que no sea posible agregar automáticamente puntos de prueba a cada segmento de la línea.Por supuesto, es necesario completar manualmente los lugares a probar.
14. ¿Agregar puntos de prueba afectará la calidad de las señales de alta velocidad?
En cuanto a si afectará la calidad de la señal, depende de la forma de agregar puntos de prueba y qué tan rápida sea la señal.Básicamente, se pueden agregar a la línea o extraer puntos de prueba adicionales (que no utilicen la vía existente o el pin DIP como puntos de prueba).El primero es equivalente a agregar un pequeño capacitor en línea, mientras que el segundo es una rama extra.
Estas dos situaciones afectarán más o menos a la señal de alta velocidad, y el grado de influencia está relacionado con la velocidad de frecuencia de la señal y la tasa de borde de la señal (tasa de borde).El tamaño del impacto se puede conocer a través de la simulación.En principio, cuanto más pequeño sea el punto de prueba, mejor (por supuesto, también debe cumplir con los requisitos del equipo de prueba).Cuanto más corta sea la rama, mejor.
15. Varias PCB forman un sistema, ¿cómo se deben conectar los cables de tierra entre las placas?
Cuando la señal o la alimentación entre las distintas placas de circuito impreso se conectan entre sí, por ejemplo, la placa A tiene alimentación o señales enviadas a la placa B, debe fluir una cantidad igual de corriente desde la capa de tierra de regreso a la placa A (esto es ley de corriente de Kirchoff).
La corriente en esta formación encontrará el lugar de menor resistencia para retroceder.Por lo tanto, la cantidad de pines asignados al plano de tierra no debe ser demasiado pequeña en cada interfaz, sin importar si se trata de una fuente de alimentación o una señal, para reducir la impedancia, lo que puede reducir el ruido en el plano de tierra.
Además, también es posible analizar todo el bucle de corriente, especialmente la parte con una gran corriente, y ajustar el método de conexión de la formación o el cable de tierra para controlar el flujo de corriente (por ejemplo, crear una baja impedancia en algún lugar, de modo que la mayor parte de la corriente fluye desde estos lugares), reduce el impacto en otras señales más sensibles.
16. ¿Puede presentar algunos libros técnicos extranjeros y datos sobre el diseño de PCB de alta velocidad?
Ahora los circuitos digitales de alta velocidad se utilizan en campos relacionados, como redes de comunicación y calculadoras.En términos de redes de comunicación, la frecuencia de operación de la placa PCB ha alcanzado los GHz, y la cantidad de capas apiladas es de hasta 40 capas, que yo sepa.
Las aplicaciones relacionadas con las calculadoras también se deben al avance de los chips.Ya sea una PC general o un servidor (Servidor), la frecuencia operativa máxima en la placa también ha alcanzado los 400 MHz (como Rambus).
En respuesta a los requisitos de enrutamiento de alta velocidad y alta densidad, la demanda de vías ciegas/enterradas, microvías y tecnología de proceso de acumulación está aumentando gradualmente.Estos requisitos de diseño están disponibles para la producción en masa por parte de los fabricantes.
17. Dos fórmulas de impedancia característica a las que se hace referencia con frecuencia:
Línea microstrip (microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] donde W es el ancho de línea, T es el espesor de cobre de la traza y H es La distancia desde la traza hasta el plano de referencia, Er es la constante dieléctrica del material de PCB (constante dieléctrica).Esta fórmula solo se puede aplicar cuando 0.1≤(W/H)≤2.0 y 1≤(Er)≤15.
Stripline (stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} donde, H es la distancia entre los dos planos de referencia, y la traza está ubicada en el medio de los dos planos de referencia.Esta fórmula solo se puede aplicar cuando W/H≤0.35 y T/H≤0.25.
18. ¿Se puede agregar un cable de tierra en el medio de la línea de señal diferencial?
Generalmente, el cable de tierra no se puede agregar en medio de la señal diferencial.Porque el punto más importante del principio de aplicación de las señales diferenciales es aprovechar los beneficios que brinda el acoplamiento mutuo (acoplamiento) entre señales diferenciales, como la cancelación de flujo, la inmunidad al ruido, etc. Si se agrega un cable de tierra en el medio, el efecto de acoplamiento será destruido.
19. ¿El diseño de placa rígido-flexible requiere software y especificaciones de diseño especiales?
El circuito impreso flexible (FPC) se puede diseñar con un software de diseño de PCB general.Utilice también el formato Gerber para producir para los fabricantes de FPC.
20. ¿Cuál es el principio de seleccionar correctamente el punto de conexión a tierra de la PCB y la carcasa?
El principio de seleccionar el punto de tierra de la PCB y la carcasa es utilizar la tierra del chasis para proporcionar una ruta de baja impedancia para la corriente de retorno (corriente de retorno) y controlar la ruta de la corriente de retorno.Por ejemplo, generalmente cerca del dispositivo de alta frecuencia o del generador de reloj, la capa de tierra de la PCB se puede conectar con la tierra del chasis mediante tornillos de fijación para minimizar el área de todo el bucle de corriente, reduciendo así la radiación electromagnética.
21. ¿Con qué aspectos debemos comenzar para la DEPURACIÓN de la placa de circuito?
En lo que respecta a los circuitos digitales, primero determine tres cosas en secuencia:
1. Verifique que todos los valores de suministro estén dimensionados para el diseño.Algunos sistemas con múltiples fuentes de alimentación pueden requerir ciertas especificaciones para el orden y la velocidad de ciertas fuentes de alimentación.
2. Verifique que todas las frecuencias de la señal del reloj funcionen correctamente y que no haya problemas no monótonos en los bordes de la señal.
3. Confirme si la señal de reinicio cumple con los requisitos de especificación.Si todo esto es normal, el chip debería enviar la señal del primer ciclo (ciclo).A continuación, depure de acuerdo con el principio de funcionamiento del sistema y el protocolo de bus.
22. Cuando el tamaño de la placa de circuito es fijo, si es necesario acomodar más funciones en el diseño, a menudo es necesario aumentar la densidad de trazas de la PCB, pero esto puede conducir a una mayor interferencia mutua de las trazas, y en al mismo tiempo, las trazas son demasiado delgadas para aumentar la impedancia.No se puede reducir, por favor, ¿los expertos presentan las habilidades en el diseño de PCB de alta densidad y alta velocidad (≥100 MHz)?
Al diseñar PCB de alta velocidad y alta densidad, se debe prestar especial atención a la interferencia de diafonía porque tiene un gran impacto en la sincronización y la integridad de la señal.
Aquí hay algunas cosas a las que debe prestar atención:
Controle la continuidad y la coincidencia de la impedancia característica de la traza.
El tamaño del espacio entre trazos.Generalmente, el espacio que se ve a menudo es el doble del ancho de la línea.El impacto del espaciado de las trazas en la sincronización y la integridad de la señal se puede conocer a través de la simulación, y se puede encontrar el espaciado mínimo tolerable.Los resultados pueden variar de un chip a otro.
Elija el método de terminación adecuado.
Evite la misma dirección de los trazos en las capas adyacentes superior e inferior, o incluso superponga los trazos superior e inferior, porque este tipo de diafonía es mayor que el de los trazos adyacentes en la misma capa.
Use vías ciegas/enterradas para aumentar el área de rastreo.Pero el costo de fabricación de la placa PCB aumentará.De hecho, es difícil lograr un paralelismo completo y la misma duración en la implementación real, pero aún es necesario hacerlo tanto como sea posible.
Además, la terminación diferencial y la terminación de modo común se pueden reservar para mitigar el impacto en la sincronización y la integridad de la señal.
23. El filtro en la fuente de alimentación analógica suele ser un circuito LC.Pero, ¿por qué a veces los filtros LC son menos efectivos que los RC?
La comparación de los efectos de filtro LC y RC debe considerar si la banda de frecuencia que se filtrará y la selección del valor de inductancia son apropiados.Porque la reactancia inductiva (reactancia) del inductor está relacionada con el valor y la frecuencia de la inductancia.
Si la frecuencia de ruido de la fuente de alimentación es baja y el valor de la inductancia no es lo suficientemente grande, es posible que el efecto de filtrado no sea tan bueno como RC.Sin embargo, el precio a pagar por usar el filtrado RC es que la propia resistencia disipa energía, es menos eficiente y presta atención a la cantidad de energía que puede manejar la resistencia seleccionada.
24. ¿Cuál es el método para seleccionar el valor de inductancia y capacitancia al filtrar?
Además de la frecuencia de ruido que desea filtrar, la selección del valor de la inductancia también considera la capacidad de respuesta de la corriente instantánea.Si el terminal de salida del LC tiene la oportunidad de generar una gran corriente instantáneamente, un valor de inductancia demasiado grande dificultará la velocidad de la gran corriente que fluye a través del inductor y aumentará el ruido de ondulación.El valor de la capacitancia está relacionado con el tamaño del valor de especificación del ruido de ondulación que se puede tolerar.
Cuanto menor sea el requisito de valor de ruido de ondulación, mayor será el valor del condensador.La ESR/ESL del capacitor también tendrá un impacto.Además, si el LC se coloca a la salida de una potencia de regulación de conmutación, también es necesario prestar atención a la influencia del polo/cero generado por el LC en la estabilidad del lazo de control de retroalimentación negativa..
25. ¿Cómo cumplir los requisitos de EMC tanto como sea posible sin causar demasiada presión de costos?
El mayor costo debido a EMC en la PCB generalmente se debe al aumento en la cantidad de capas de tierra para mejorar el efecto de blindaje y la adición de perlas de ferrita, estranguladores y otros dispositivos de supresión de armónicos de alta frecuencia.Además, generalmente es necesario cooperar con estructuras de blindaje en otros mecanismos para que todo el sistema cumpla con los requisitos de EMC.Los siguientes son solo algunos consejos de diseño de placas de circuito impreso para reducir el efecto de la radiación electromagnética generada por el circuito.
Elija un dispositivo con una velocidad de respuesta más lenta tanto como sea posible para reducir los componentes de alta frecuencia generados por la señal.
Preste atención a la ubicación de los componentes de alta frecuencia, no demasiado cerca de los conectores externos.
Preste atención a la coincidencia de impedancia de las señales de alta velocidad, la capa de cableado y su ruta de corriente de retorno (ruta de corriente de retorno) para reducir la reflexión y la radiación de alta frecuencia.
Coloque capacitores de desacoplamiento suficientes y apropiados en los pines de alimentación de cada dispositivo para moderar el ruido en los planos de alimentación y tierra.Preste especial atención a si la respuesta de frecuencia y las características de temperatura del capacitor cumplen con los requisitos de diseño.
La tierra cerca del conector externo se puede separar adecuadamente de la formación, y la tierra del conector debe conectarse a la tierra del chasis cercana.
Utilice de manera adecuada las trazas de protección/derivación de tierra junto a algunas señales particularmente de alta velocidad.Pero preste atención al efecto de las trazas de protección/derivación en la impedancia característica de la traza.
La capa de energía está 20H hacia adentro de la formación, y H es la distancia entre la capa de energía y la formación.
26. Cuando hay varios bloques de funciones digitales/analógicos en una placa PCB, la práctica común es separar la conexión a tierra digital/analógica.¿Cuál es la razón?
La razón para separar la conexión a tierra digital/analógica es que el circuito digital generará ruido en la fuente de alimentación y en la conexión a tierra al cambiar entre potenciales altos y bajos.La magnitud del ruido está relacionada con la velocidad de la señal y la magnitud de la corriente.Si el plano de tierra no está dividido y el ruido generado por el circuito en el área digital es grande y el circuito en el área analógica está muy cerca, incluso si las señales digitales y analógicas no se cruzan, la señal analógica seguirá siendo interferida. por el ruido del suelo.Es decir, el método de no dividir las tierras digitales y analógicas solo se puede usar cuando el área del circuito analógico está lejos del área del circuito digital que genera mucho ruido.
27. Otro enfoque es asegurarse de que el diseño separado digital/analógico y las líneas de señal digital/analógica no se crucen entre sí, la placa PCB completa no esté dividida y la conexión a tierra digital/analógica esté conectada a este plano de tierra.¿Cuál es el punto de?
El requisito de que las trazas de la señal digital-analógica no puedan cruzarse se debe a que la ruta de la corriente de retorno (ruta de la corriente de retorno) de la señal digital ligeramente más rápida intentará fluir de regreso a la fuente de la señal digital a lo largo del suelo cerca de la parte inferior de la traza.cruz, el ruido generado por la corriente de retorno aparecerá en el área del circuito analógico.
28. ¿Cómo considerar el problema de adaptación de impedancia al diseñar el diagrama esquemático del diseño de PCB de alta velocidad?
Al diseñar circuitos PCB de alta velocidad, la adaptación de impedancia es uno de los elementos de diseño.El valor de la impedancia tiene una relación absoluta con el método de enrutamiento, como caminar sobre la capa superficial (microstrip) o la capa interna (stripline/doble stripline), la distancia desde la capa de referencia (capa de potencia o capa de tierra), ancho de traza, PCB material, etc. Ambos afectarán el valor de impedancia característico de la traza.
Es decir, el valor de la impedancia solo se puede determinar después del cableado.El software de simulación general no podrá considerar algunas condiciones de cableado con impedancia discontinua debido a la limitación del modelo de línea o del algoritmo matemático utilizado.En este momento, solo algunos terminadores (terminaciones), como resistencias en serie, se pueden reservar en el diagrama esquemático.para mitigar el efecto de las discontinuidades de trazas de impedancia.La verdadera solución fundamental al problema es tratar de evitar la discontinuidad de impedancia al cablear.
29. ¿Dónde puedo proporcionar una biblioteca modelo de IBIS más precisa?
La precisión del modelo IBIS afecta directamente los resultados de la simulación.Básicamente, IBIS se puede considerar como los datos característicos eléctricos del circuito equivalente del búfer de E/S del chip real, que generalmente se puede obtener al convertir el modelo SPICE, y los datos de SPICE tienen una relación absoluta con la fabricación del chip, por lo que el mismo dispositivo es proporcionado por diferentes fabricantes de chips.Los datos en SPICE son diferentes y los datos en el modelo IBIS convertido también serán diferentes en consecuencia.
Es decir, si se utilizan los dispositivos del fabricante A, solo ellos tienen la capacidad de proporcionar datos precisos del modelo de sus dispositivos, porque nadie más sabe mejor que ellos de qué proceso están hechos sus dispositivos.Si el IBIS proporcionado por el fabricante es inexacto, la única solución es pedir continuamente al fabricante que mejore.
30. Al diseñar PCB de alta velocidad, ¿desde qué aspectos deben considerar los diseñadores las reglas de EMC y EMI?
En general, el diseño de EMI/EMC debe tener en cuenta tanto los aspectos radiados como los conducidos.El primero pertenece a la parte de frecuencia más alta (≥30MHz) y el segundo pertenece a la parte de frecuencia más baja (≤30MHz).
Por lo tanto, no puede simplemente prestar atención a la alta frecuencia e ignorar la parte de baja frecuencia.Un buen diseño de EMI/EMC debe tener en cuenta la posición del dispositivo, la disposición de la pila de PCB, la forma de las conexiones importantes, la selección del dispositivo, etc. al comienzo del diseño.Si no hay un arreglo mejor por adelantado, se puede resolver después. Obtendrá el doble de resultado con la mitad de esfuerzo y aumentará el costo.
Por ejemplo, la posición del generador de reloj no debe estar lo más cerca posible del conector externo, la señal de alta velocidad debe ir a la capa interna en la medida de lo posible y prestar atención a la continuidad de la adaptación de impedancia característica y la capa de referencia para reducir la reflexión, y la pendiente (velocidad de respuesta) de la señal impulsada por el dispositivo debe ser lo más pequeña posible para reducir la alta Al seleccionar un condensador de desacoplamiento/derivación, preste atención a si su respuesta de frecuencia cumple con los requisitos para reducir Ruido del plano de potencia.
Además, preste atención a la ruta de retorno de la corriente de la señal de alta frecuencia para que el área del bucle sea lo más pequeña posible (es decir, la impedancia del bucle sea lo más pequeña posible) para reducir la radiación.También es posible controlar el rango de ruido de alta frecuencia dividiendo la formación.Finalmente, seleccione correctamente el punto de conexión a tierra de la PCB y la caja (tierra del chasis).
31. ¿Cómo elegir las herramientas EDA?
En el software de diseño de PCB actual, el análisis térmico no es un punto fuerte, por lo que no se recomienda su uso.Para otras funciones 1.3.4, puede elegir PADS o Cadence, y la relación rendimiento y precio es buena.Los principiantes en el diseño de PLD pueden usar el entorno integrado proporcionado por los fabricantes de chips de PLD, y las herramientas de un solo punto se pueden usar al diseñar más de un millón de puertas.
32. Recomiende un software EDA adecuado para el procesamiento y la transmisión de señales de alta velocidad.
Para el diseño de circuitos convencionales, PADS de INNOVEDA es muy bueno, y hay software de simulación correspondiente, y este tipo de diseño suele representar el 70% de las aplicaciones.Para el diseño de circuitos de alta velocidad, circuitos mixtos analógicos y digitales, la solución Cadence debería ser un software con mejor rendimiento y precio.Por supuesto, el rendimiento de Mentor sigue siendo muy bueno, especialmente la gestión de su proceso de diseño debería ser la mejor.
33. Explicación del significado de cada capa de placa PCB
Superposición superior: el nombre del dispositivo de nivel superior, también llamado serigrafía superior o leyenda del componente superior, como R1 C5,
IC10.bottomoverlay–similarmente multicapa—–Si diseña una placa de 4 capas, coloca una almohadilla libre o la define como multicapa, entonces su almohadilla aparecerá automáticamente en las 4 capas, si solo la define como capa superior, entonces su almohadilla solo aparecerá en la capa superior.
34. ¿A qué aspectos se debe prestar atención en el diseño, enrutamiento y disposición de PCB de alta frecuencia por encima de 2G?
Los PCB de alta frecuencia por encima de 2G pertenecen al diseño de circuitos de radiofrecuencia y no están dentro del alcance de la discusión del diseño de circuitos digitales de alta velocidad.El diseño y el enrutamiento del circuito de RF deben considerarse junto con el diagrama esquemático, porque el diseño y el enrutamiento causarán efectos de distribución.
Además, algunos dispositivos pasivos en el diseño de circuitos de RF se realizan a través de una definición paramétrica y una lámina de cobre de forma especial.Por lo tanto, se requieren herramientas EDA para proporcionar dispositivos paramétricos y editar láminas de cobre con formas especiales.
Boardstation de Mentor tiene un módulo de diseño de RF dedicado que cumple con estos requisitos.Además, el diseño general de radiofrecuencia requiere herramientas especiales de análisis de circuitos de radiofrecuencia, la más famosa en la industria es eesoft de agilent, que tiene una buena interfaz con las herramientas de Mentor.
35. Para el diseño de PCB de alta frecuencia por encima de 2G, ¿qué reglas debe seguir el diseño de microstrip?
Para el diseño de líneas microstrip de RF, es necesario utilizar herramientas de análisis de campo 3D para extraer los parámetros de la línea de transmisión.Todas las reglas deben especificarse en esta herramienta de extracción de campos.
36. Para una PCB con todas las señales digitales, hay una fuente de reloj de 80 MHz en la placa.Además de usar una malla de alambre (puesta a tierra), ¿qué tipo de circuito se debe usar para la protección a fin de garantizar una capacidad de conducción suficiente?
Para garantizar la capacidad de conducción del reloj, no debe realizarse a través de la protección.Generalmente, el reloj se usa para controlar el chip.La preocupación general sobre la capacidad de la unidad de reloj es causada por múltiples cargas de reloj.Se utiliza un chip controlador de reloj para convertir una señal de reloj en varias y se adopta una conexión punto a punto.Al seleccionar el chip del controlador, además de asegurarse de que básicamente coincida con la carga y que el borde de la señal cumpla con los requisitos (generalmente, el reloj es una señal efectiva en el borde), al calcular la sincronización del sistema, el retraso del reloj en el controlador Hay que tener en cuenta el chip.
37. Si se usa una placa de señal de reloj separada, ¿qué tipo de interfaz se usa generalmente para garantizar que la transmisión de la señal del reloj se vea menos afectada?
Cuanto más corta sea la señal del reloj, menor será el efecto de la línea de transmisión.El uso de una placa de señal de reloj separada aumentará la longitud de enrutamiento de la señal.Y la fuente de alimentación a tierra de la placa también es un problema.Para la transmisión a larga distancia, se recomienda utilizar señales diferenciales.El tamaño L puede cumplir con los requisitos de capacidad de la unidad, pero su reloj no es demasiado rápido, no es necesario.
38, 27M, línea de reloj SDRAM (80M-90M), el segundo y tercer armónico de estas líneas de reloj están solo en la banda VHF, y la interferencia es muy grande después de que la alta frecuencia ingresa desde el extremo receptor.Además de acortar la longitud de la línea, ¿qué otras buenas maneras?
Si el tercer armónico es grande y el segundo armónico es pequeño, puede deberse a que el ciclo de trabajo de la señal es del 50%, porque en este caso la señal no tiene armónicos pares.En este momento, es necesario modificar el ciclo de trabajo de la señal.Además, si la señal de reloj es unidireccional, generalmente se utiliza la coincidencia de la serie del extremo de la fuente.Esto suprime los reflejos secundarios sin afectar la velocidad del borde del reloj.El valor coincidente en el extremo de la fuente se puede obtener utilizando la fórmula de la figura a continuación.
39. ¿Cuál es la topología del cableado?
Topología, algunos también se denominan orden de enrutamiento.Para el orden de cableado de la red conectada multipuerto.
40. ¿Cómo ajustar la topología del cableado para mejorar la integridad de la señal?
Este tipo de dirección de señal de red es más complicado, porque para señales unidireccionales, bidireccionales y señales de diferentes niveles, la topología tiene diferentes influencias y es difícil decir qué topología es beneficiosa para la calidad de la señal.Además, cuando se realiza una simulación previa, qué topología usar es muy exigente para los ingenieros y requiere una comprensión de los principios del circuito, los tipos de señal e incluso las dificultades de cableado.
41. ¿Cómo reducir los problemas de EMI organizando la acumulación?
En primer lugar, se debe considerar la EMI del sistema y la PCB por sí sola no puede resolver el problema.Para EMI, creo que el apilamiento es principalmente para proporcionar la ruta de retorno de señal más corta, reducir el área de acoplamiento y suprimir la interferencia del modo diferencial.Además, la capa de tierra y la capa de potencia están estrechamente acopladas y la extensión es apropiadamente mayor que la capa de potencia, lo que es bueno para suprimir la interferencia de modo común.
42. ¿Por qué se deposita el cobre?
Generalmente, hay varias razones para colocar cobre.
1. CEM.Para el cobre de fuente de alimentación o tierra de área grande, desempeñará un papel de protección, y algunos especiales, como PGND, desempeñarán un papel de protección.
2. Requisitos del proceso de PCB.En general, para garantizar el efecto de la galvanoplastia o laminación sin deformación, el cobre se coloca sobre la capa de PCB con menos cableado.
3. Los requisitos de integridad de la señal brindan a las señales digitales de alta frecuencia una ruta de retorno completa y reducen el cableado de la red de CC.Por supuesto, también hay razones para la disipación de calor, la instalación de dispositivos especiales requiere una colocación de cobre, etc.
43. En un sistema, se incluyen dsp y pld, ¿a qué problemas se debe prestar atención al cablear?
Mire la relación entre la velocidad de su señal y la longitud del cableado.Si el retraso de la señal en la línea de transmisión es comparable al tiempo del flanco de cambio de la señal, se debe considerar el problema de integridad de la señal.Además, para múltiples DSP, la topología de enrutamiento de señales de reloj y datos también afectará la calidad y el tiempo de la señal, lo que requiere atención.
44. Además del cableado de la herramienta Protel, ¿existen otras buenas herramientas?
En cuanto a las herramientas, además de PROTEL, hay muchas herramientas de cableado, como WG2000, serie EN2000 y powerpcb de MENTOR, allegro de Cadence, cadstar de zuken, cr5000, etc., cada una con sus propias fortalezas.
45. ¿Qué es el “camino de retorno de la señal”?
Camino de retorno de la señal, es decir, corriente de retorno.Cuando se transmite una señal digital de alta velocidad, la señal fluye desde el controlador a lo largo de la línea de transmisión de PCB hasta la carga, y luego la carga regresa al extremo del controlador a lo largo del suelo o la fuente de alimentación a través del camino más corto.
Esta señal de retorno a tierra o fuente de alimentación se denomina ruta de retorno de la señal.El Dr. Johnson explicó en su libro que la transmisión de señales de alta frecuencia es en realidad un proceso de carga de la capacitancia dieléctrica intercalada entre la línea de transmisión y la capa de CC.Lo que SI analiza son las propiedades electromagnéticas de este recinto y el acoplamiento entre ellas.
46. ¿Cómo realizar análisis SI en conectores?
En la especificación IBIS3.2, hay una descripción del modelo de conector.Generalmente utilice el modelo EBD.Si se trata de una placa especial, como un backplane, se requiere un modelo SPICE.También puede utilizar el software de simulación multiplaca (HYPERLYNX o IS_multiboard).Al construir un sistema de placas múltiples, ingrese los parámetros de distribución de los conectores, que generalmente se obtienen del manual del conector.Por supuesto, este método no será lo suficientemente preciso, pero siempre y cuando esté dentro del rango aceptable.
47. ¿Cuáles son los métodos de terminación?
Terminación (terminal), también conocida como coincidencia.En general, según la posición de coincidencia, se divide en coincidencia de extremo activo y coincidencia de terminal.Entre ellos, la coincidencia de fuentes es generalmente una coincidencia de serie de resistencias, y la coincidencia de terminales es generalmente una coincidencia paralela.Hay muchas formas, incluidas la resistencia pull-up, la resistencia pull-down, la coincidencia de Thevenin, la coincidencia de CA y la coincidencia de diodos Schottky.
48. ¿Qué factores determinan la forma de terminación (matching)?
El método de coincidencia generalmente está determinado por las características del BUFFER, las condiciones de topología, los tipos de nivel y los métodos de juicio, y también se debe considerar el ciclo de trabajo de la señal y el consumo de energía del sistema.
49. ¿Cuáles son las reglas para la forma de terminación (emparejamiento)?
El problema más crítico en los circuitos digitales es el problema de temporización.El propósito de agregar emparejamiento es mejorar la calidad de la señal y obtener una señal determinable en el momento del juicio.Para señales de nivel efectivo, la calidad de la señal es estable bajo la premisa de garantizar el establecimiento y el tiempo de espera;Para señales efectivas retrasadas, bajo la premisa de garantizar la monotonicidad del retraso de la señal, la velocidad de retraso del cambio de señal cumple con los requisitos.Hay algún material sobre emparejamiento en el libro de texto del producto Mentor ICX.
Además, "Diseño digital de alta velocidad: un manual de magia negra" tiene un capítulo dedicado al terminal, que describe el papel de la coincidencia en la integridad de la señal a partir del principio de las ondas electromagnéticas, que se puede utilizar como referencia.
50. ¿Puedo usar el modelo IBIS del dispositivo para simular la función lógica del dispositivo?De no ser así, ¿cómo se pueden realizar simulaciones del circuito a nivel de placa y de sistema?
Los modelos IBIS son modelos de nivel de comportamiento y no se pueden utilizar para la simulación funcional.Para la simulación funcional, se requieren modelos SPICE u otros modelos a nivel estructural.
51. En un sistema donde coexisten lo digital y lo analógico, existen dos métodos de procesamiento.Una es separar la tierra digital de la tierra analógica.Las cuentas están conectadas, pero la fuente de alimentación no está separada;la otra es que la fuente de alimentación analógica y la fuente de alimentación digital están separadas y conectadas con FB, y la tierra es una tierra unificada.Me gustaría preguntarle al Sr. Li si el efecto de estos dos métodos es el mismo.
Cabe decir que es lo mismo en principio.Porque potencia y tierra son equivalentes a señales de alta frecuencia.
El propósito de distinguir entre partes analógicas y digitales es para evitar interferencias, principalmente la interferencia de circuitos digitales a circuitos analógicos.Sin embargo, la segmentación puede dar como resultado una ruta de retorno de señal incompleta, lo que afecta la calidad de la señal de la señal digital y la calidad de EMC del sistema.
Por lo tanto, no importa qué plano se divida, depende de si la ruta de retorno de la señal se amplía y cuánto interfiere la señal de retorno con la señal de trabajo normal.Ahora también hay algunos diseños mixtos, independientemente de la fuente de alimentación y la conexión a tierra, al diseñar, separe el diseño y el cableado de acuerdo con la parte digital y la parte analógica para evitar señales interregionales.
52. Normas de seguridad: ¿Cuáles son los significados específicos de FCC y EMC?
FCC: comisión federal de comunicaciones Comisión Estadounidense de Comunicaciones
EMC: compatibilidad electromagnética compatibilidad electromagnética
FCC es una organización de estándares, EMC es un estándar.Existen razones correspondientes, estándares y métodos de prueba para la promulgación de estándares.
53. ¿Qué es la distribución diferencial?
Las señales diferenciales, algunas de las cuales también se denominan señales diferenciales, utilizan dos señales idénticas de polaridad opuesta para transmitir un canal de datos y se basan en la diferencia de nivel de las dos señales para su evaluación.Para garantizar que las dos señales sean completamente consistentes, deben mantenerse en paralelo durante el cableado, y el ancho de línea y el espacio entre líneas permanecen sin cambios.
54. ¿Qué son los software de simulación de PCB?
Hay muchos tipos de simulación, análisis de simulación de análisis de integridad de señal de circuito digital de alta velocidad (SI), el software de uso común es icx, signalvision, hyperlynx, XTK, spectraquest, etc. Algunos también usan Hspice.
55. ¿Cómo realiza el software de simulación de PCB la simulación LAYOUT?
En los circuitos digitales de alta velocidad, para mejorar la calidad de la señal y reducir la dificultad del cableado, generalmente se utilizan placas multicapa para asignar capas de potencia y capas de tierra especiales.
56. Cómo lidiar con el diseño y el cableado para garantizar la estabilidad de las señales por encima de 50M
La clave del cableado de señales digitales de alta velocidad es reducir el impacto de las líneas de transmisión en la calidad de la señal.Por lo tanto, el diseño de señales de alta velocidad por encima de 100M requiere que los trazos de señal sean lo más cortos posible.En los circuitos digitales, las señales de alta velocidad se definen por el tiempo de retardo de subida de la señal.Además, los diferentes tipos de señales (como TTL, GTL, LVTTL) tienen diferentes métodos para garantizar la calidad de la señal.
57. La parte de RF de la unidad exterior, la parte de frecuencia intermedia e incluso la parte del circuito de baja frecuencia que monitorea la unidad exterior a menudo se implementan en la misma PCB.¿Cuáles son los requisitos para el material de tal PCB?¿Cómo evitar que los circuitos de RF, IF e incluso de baja frecuencia interfieran entre sí?
El diseño de circuitos híbridos es un gran problema.Es difícil tener una solución perfecta.
Por lo general, el circuito de radiofrecuencia está dispuesto y cableado como una sola placa independiente en el sistema, e incluso hay una cavidad de blindaje especial.Además, el circuito de RF es generalmente de un solo lado o de dos lados, y el circuito es relativamente simple, todo lo cual es para reducir el impacto en los parámetros de distribución del circuito de RF y mejorar la consistencia del sistema de RF.
En comparación con el material FR4 general, las placas de circuito de RF tienden a utilizar sustratos de alto Q.La constante dieléctrica de este material es relativamente pequeña, la capacitancia distribuida de la línea de transmisión es pequeña, la impedancia es alta y el retraso de transmisión de la señal es pequeño.En el diseño de circuitos híbridos, aunque los circuitos de RF y digitales se construyen en la misma PCB, generalmente se dividen en un área de circuito de RF y un área de circuito digital, que se distribuyen y cablean por separado.Utilice vías de tierra y cajas de blindaje entre ellas.
58. Para la parte de RF, la parte de frecuencia intermedia y la parte del circuito de baja frecuencia se despliegan en el mismo PCB, ¿qué solución tiene mentor?
El software de diseño de sistemas a nivel de placa de Mentor, además de las funciones básicas de diseño de circuitos, también tiene un módulo de diseño de RF dedicado.En el módulo de diseño esquemático de RF, se proporciona un modelo de dispositivo parametrizado y una interfaz bidireccional con herramientas de análisis y simulación de circuitos de RF como EESOFT;En el módulo RF LAYOUT, se proporciona una función de edición de patrones especialmente utilizada para el diseño y cableado de circuitos de RF, y también hay una La interfaz bidireccional de las herramientas de análisis y simulación de circuitos de RF, como EESOFT, puede etiquetar inversamente los resultados del análisis y simulación de vuelta al diagrama esquemático y PCB.
Al mismo tiempo, utilizando la función de gestión de diseño del software Mentor, la reutilización del diseño, la derivación del diseño y el diseño colaborativo se pueden realizar fácilmente.Acelerar en gran medida el proceso de diseño de circuitos híbridos.La placa de teléfono móvil es un diseño de circuito mixto típico, y muchos grandes fabricantes de diseño de teléfonos móviles utilizan Mentor plus Angelon's eesoft como plataforma de diseño.
59. ¿Cuál es la estructura de producto de Mentor?
Las herramientas de PCB de Mentor Graphics incluyen la serie WG (antes veribest) y la serie Enterprise (boardstation).
60. ¿Cómo admite el software de diseño de PCB de Mentor BGA, PGA, COB y otros paquetes?
El RE autoactivo de Mentor, desarrollado a partir de la adquisición de Veribest, es el primer enrutador de cualquier ángulo sin red de la industria.Como todos sabemos, para las matrices de rejilla esférica, los dispositivos COB, los enrutadores sin rejilla y de cualquier ángulo son la clave para resolver la tasa de enrutamiento.En el último RE autoactivo, se han agregado funciones como empujar vías, lámina de cobre, REDIRECCIÓN, etc. para que sea más conveniente aplicar.Además, admite el enrutamiento de alta velocidad, incluido el enrutamiento de señales y el enrutamiento de pares diferenciales con requisitos de retardo de tiempo.
61. ¿Cómo maneja el software de diseño de PCB de Mentor los pares de líneas diferenciales?
Una vez que el software Mentor define las propiedades del par diferencial, los dos pares diferenciales se pueden enrutar juntos y el ancho de línea, el espaciado y la longitud del par diferencial están estrictamente garantizados.Se pueden separar automáticamente al encontrar obstáculos, y se puede seleccionar el método de vía al cambiar de capa.
62. En una placa PCB de 12 capas, hay tres capas de fuente de alimentación de 2,2 v, 3,3 v, 5 v, y cada una de las tres fuentes de alimentación está en una capa.¿Cómo lidiar con el cable de tierra?
En términos generales, las tres fuentes de alimentación están dispuestas respectivamente en el tercer piso, lo que es mejor para la calidad de la señal.Porque es poco probable que la señal se divida en capas planas.La segmentación cruzada es un factor crítico que afecta la calidad de la señal y generalmente es ignorado por el software de simulación.Para planos de potencia y planos de tierra, es equivalente a señales de alta frecuencia.En la práctica, además de considerar la calidad de la señal, el acoplamiento del plano de potencia (utilizando el plano de tierra adyacente para reducir la impedancia de CA del plano de potencia) y la simetría de apilamiento son factores que deben tenerse en cuenta.
63. ¿Cómo verificar si la PCB cumple con los requisitos del proceso de diseño cuando sale de la fábrica?
Muchos fabricantes de PCB tienen que pasar por una prueba de continuidad de red de encendido antes de que se complete el procesamiento de PCB para garantizar que todas las conexiones sean correctas.Al mismo tiempo, cada vez más fabricantes también utilizan pruebas de rayos X para comprobar algunos fallos durante el grabado o la laminación.
Para la placa terminada después del procesamiento de parches, generalmente se usa la inspección de prueba de ICT, que requiere agregar puntos de prueba de ICT durante el diseño de PCB.Si hay un problema, también se puede usar un dispositivo especial de inspección por rayos X para descartar si la falla es causada por el procesamiento.
64. ¿La “protección del mecanismo” es la protección de la carcasa?
Sí.La carcasa debe estar lo más apretada posible, usar menos o ningún material conductor y estar conectado a tierra tanto como sea posible.
65. ¿Es necesario considerar el problema de ESD del propio chip al seleccionar el chip?
Ya sea un tablero de doble capa o un tablero de múltiples capas, el área del suelo debe aumentarse tanto como sea posible.Al elegir un chip, se deben considerar las características ESD del propio chip.Estos generalmente se mencionan en la descripción del chip, e incluso el rendimiento del mismo chip de diferentes fabricantes será diferente.
Preste más atención al diseño y considérelo de manera más completa, y el rendimiento de la placa de circuito estará garantizado hasta cierto punto.Pero el problema de ESD aún puede aparecer, por lo que la protección de la organización también es muy importante para la protección de ESD.
66. Al hacer una placa PCB, para reducir la interferencia, ¿debe el cable de tierra formar una forma cerrada?
Cuando se fabrican placas de circuito impreso, en términos generales, es necesario reducir el área del bucle para reducir la interferencia.Al colocar el cable de tierra, no debe colocarse de forma cerrada, sino en forma dendrítica.El área de la tierra.
67. Si el emulador usa una fuente de alimentación y la placa PCB usa una fuente de alimentación, ¿deberían conectarse las tierras de las dos fuentes de alimentación juntas?
Sería mejor si se puede usar una fuente de alimentación separada, porque no es fácil causar interferencias entre las fuentes de alimentación, pero la mayoría de los equipos tienen requisitos específicos.Dado que el emulador y la placa PCB usan dos fuentes de alimentación, no creo que deban compartir el mismo terreno.
68. Un circuito se compone de varias placas de circuito impreso.¿Deberían compartir el suelo?
Un circuito consta de varios PCB, la mayoría de los cuales requieren una conexión a tierra común, ya que no es práctico utilizar varias fuentes de alimentación en un circuito.Pero si tiene condiciones específicas, puede usar una fuente de alimentación diferente, por supuesto, la interferencia será menor.
69. Diseñe un producto portátil con una pantalla LCD y una carcasa de metal.Al probar ESD, no puede pasar la prueba de ICE-1000-4-2, CONTACT solo puede pasar 1100V y AIR puede pasar 6000V.En la prueba de acoplamiento ESD, la horizontal solo puede pasar 3000V y la vertical puede pasar 4000V.La frecuencia de la CPU es de 33 MHz.¿Hay alguna manera de pasar la prueba ESD?
Los productos portátiles son carcasas de metal, por lo que los problemas de ESD deben ser más obvios y las pantallas LCD también pueden tener fenómenos más adversos.Si no hay forma de cambiar el material metálico existente, se recomienda agregar material antieléctrico dentro del mecanismo para fortalecer la conexión a tierra de la PCB y, al mismo tiempo, encontrar una forma de conectar a tierra la pantalla LCD.Por supuesto, cómo operar depende de la situación específica.
70. Al diseñar un sistema que contenga DSP y PLD, ¿qué aspectos se deben considerar ESD?
En lo que se refiere al sistema general, se deben considerar principalmente las partes en contacto directo con el cuerpo humano, y se debe realizar la protección adecuada en el circuito y mecanismo.En cuanto al impacto que tendrá la ESD en el sistema, depende de diferentes situaciones.
Hora de publicación: 19-mar-2023