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高速PCB设计时所面临的信号完整性问题解决方法

发布时间:19-10-09 阅读:139

跟着器件事情频率越来越高,高速PCB设计所面临的旌旗灯号完备性等问题成为传统设计的一个瓶颈,工程师在设计出完备的办理规划上面临越来越大年夜的寻衅。只管有关的高速仿真对象和互连对象可以赞助设计设计师办理部分难题,但高速PCB设计中也更必要履历的赓续积累及业界间的深入交流。

下面枚举的是此中一些广受关注的问题。

布线拓朴对旌旗灯号完备性的影响

当旌旗灯号在高速PCB板上沿传输线传输时可能会孕育发生旌旗灯号完备性问题。意法半导体的网友tongyang问:对付一组总线(地址,数据,敕令)驱动多达4、5个设备(FLASH、SDRAM等)的环境,在PCB布线时,是总线依次到达各设备,如先连到SDRAM,再到FLASH照样总线呈星型散播,即从某惩罚离,分手连到各设备。这两种要领在旌旗灯号完备性上,哪种较好?

对此,李宝龙指出,布线拓扑对旌旗灯号完备性的影响,主要反应在各个节点上旌旗灯号到达时候不同等,反射旌旗灯号同样到达某节点的时候不同等,以是造成旌旗灯号质量恶化。一样平常来讲,星型拓扑布局,可以经由过程节制同样长的几个分支,使旌旗灯号传输和反射时延同等,达到对照好的旌旗灯号质量。在应用拓扑之间,要斟酌到旌旗灯号拓扑节点环境、实际事情道理和布线难度。不合的Buffer,对付旌旗灯号的反射影响也不同等,以是星型拓扑并不能很好办理上述数据地址总线连接到FLASH和SDRAM的时延,进而无法确保旌旗灯号的质量;另一方面,高速的旌旗灯号一样平常在DSP和SDRAM之间通信,FLASH加载时的速度并不高,以是在高速仿真时只要确保实际高速旌旗灯号有效事情的节点处的波形,而无需关注FLASH处波形;星型拓扑对照菊花链等拓扑来讲,布线难度较大年夜,尤其大年夜量数据地址旌旗灯号都采纳星型拓扑时。

焊盘对高速旌旗灯号的影响

在PCB中,从设计的角度来看一个过孔主要由两部分组成:中心的钻孔和钻孔周围的焊盘。着名为fulonm的工程师就教贵宾焊盘对高速旌旗灯号有何影响,对此,李宝龙表示:焊盘对高速旌旗灯号有影响,其影响类似器件的封装对器件的影响。具体的阐发,旌旗灯号从IC内出来今后,颠末邦定线、管脚、封装外壳、焊盘、焊锡到达传输线,这个历程中的所有枢纽关头都邑影响旌旗灯号的质量。但实际阐发时,很难给出焊盘、焊锡加上管脚的详细参数。以是一样平常就用IBIS模型中的封装的参数将他们都概括了,当然这样的阐发在较低的频率上可以接管,但对付更高频率旌旗灯号更高精度仿真就不敷正确。现在的一个趋势是用IBIS的V-I、V-T曲线描述Buffer特点,用SPICE模型描述封装参数。

若何抑制电磁滋扰

PCB是孕育发生电磁滋扰(EMI)的泉源,以是PCB设计直接关系到电子产品的电磁兼容性(EMC)。假如在高速PCB设计中对EMC/EMI予以注重,将有助缩短产品研发周期加快产品上市光阴。是以,不少工程师在这次论坛中异常关注抑制电磁滋扰的问题。例如,无锡祥生医学影像有限责任公司的舒剑表示,在EMC测试中发明时钟旌旗灯号的谐波超标十分严重,讨教是不是要对应用到时钟旌旗灯号的IC的电源引脚做特殊处置惩罚,今朝只是在电源引脚上连接去耦电容。在PCB设计中还有必要留意哪些方面以抑止电磁辐射呢?对此,李宝龙指出,EMC的三要素为辐射源,传播道路和受害体。传播道路分为空间辐射传播和电缆传导。以是要抑制谐波,首先看看它传播的道路。电源去耦是办理传导要领传播,此外,需要的匹配和樊篱也是必要的。

李宝龙也在回答WHITE网友的问题时指出,滤波是办理EMC经由过程传导道路辐射的一个好法子,除此之外,还可以从滋扰源和受害体方面入手斟酌。滋扰源方面,试着用示波器反省一下旌旗灯号上升沿是否太快,存在反射或Overshoot、undershoot或ringing,假如有,可以斟酌匹配;别的只管即便避免做50%占空比的旌旗灯号,由于这种旌旗灯号没有偶次谐波,高频分量更多。受害体方面,可以斟酌包地等步伐。

RF布线是选择过孔照样打弯布线

这次论坛中,也不有少网友就高速模拟电路设计提问。如精恒电子的一位网友问:在高速PCB中,过也可以削减很大年夜的回流路径,但有人说甘愿宁肯弯一下也不要打过也,那应该若何取舍?

对此,李宝龙指出,阐发RF电路的回流路径,与高速数字电路中旌旗灯号回流不太一样。二者有合营点,都是散播参数电路,都是利用Maxwell方程谋略电路的特点。但射频电路是模拟电路,有电路中电压V=V(t)、电流I=I(t)两个变量都必要进行节制,而数字电路只关注旌旗灯号电压的变更V=V(t)。是以,在RF布线中,除了斟酌旌旗灯号回流外,还必要斟酌布线对电流的影响。即打弯布线和过孔对旌旗灯号电流有没有影响。此外,大年夜多半RF板都是单面或双面PCB,并没有完备的平面层,回流路径散播在旌旗灯号周围各个地和电源上,仿真时必要应用3D场提取对象阐发,这时刻打弯布线和过孔的回流必要详细阐发;高速数字电路阐发一样平常只处置惩罚有完备平面层的多层PCB,应用2D场提取阐发,只斟酌在相邻平面的旌旗灯号回流,过孔只作为一个集总参数的R-L-C处置惩罚。

滥觞:EEFOCUS



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