1. Yleinen käytäntö
Piirilevysuunnittelussa, jotta suurtaajuuspiirilevyn suunnittelu olisi järkevämpää ja häiriöidenestokykyä parannettaisiin, on otettava huomioon seuraavat näkökohdat:
(1) Kohtuullinen kerrosvalinta Korkeataajuisten piirilevyjen reitityksessä piirilevysuunnittelussa käytetään keskellä olevaa sisätasoa teho- ja maadoituskerroksena, jolla voi olla suojausrooli, joka vähentää tehokkaasti loisinduktanssia, lyhentää signaalilinjojen pituutta ja vähentää signaalien välisiä ristihäiriöitä.
(2) Reititystapa Reititystavan on oltava 45° kulmasorvauksen tai kaarisorvauksen mukainen, mikä voi vähentää korkeataajuisten signaalien lähetystä ja keskinäistä kytkentää.
(3) Kaapelin pituus Mitä lyhyempi kaapelin pituus, sitä parempi. Mitä lyhyempi kahden johtimen välinen rinnakkainen etäisyys, sitä parempi.
(4) Läpireikien lukumäärä Mitä vähemmän läpireikiä on, sitä parempi.
(5) Kerrosten välisen johdotuksen suunta Kerrosten välisen johdotuksen suunnan tulee olla pystysuora, eli ylin kerros on vaakasuora ja pohjakerros pystysuora, jotta signaalien välinen häiriö vähenee.
(6) Kuparipinnoite maadoituksen parantamiseksi voi vähentää signaalien välisiä häiriöitä.
(7) Tärkeän signaalilinjan prosessoinnin sisällyttäminen voi merkittävästi parantaa signaalin häiriöidensietokykyä. Tietenkin se voi myös sisältää häiriölähteen prosessoinnin, jotta se ei häiritse muita signaaleja.
(8) Signaalikaapelit eivät reititä signaaleja silmukoissa. Reititä signaalit ketjutustilassa.
2. Johdotusjärjestys
Avainsignaalilinjan prioriteetti: analoginen pieni signaali, nopea signaali, kellosignaali ja synkronointisignaali sekä muut avainsignaalien prioriteettijohdotukset
Tiheys ensin -periaate: Aloita johdotus levyn monimutkaisimmista liitännöistä. Aloita johdotus levyn tiheimmin johdotetusta alueesta.
Huomioitavia seikkoja:
A. Pyri tarjoamaan erityinen johdotuskerros tärkeille signaaleille, kuten kellosignaaleille, korkeataajuussignaaleille ja herkille signaaleille, ja varmista, että silmukka-alue on mahdollisimman pieni. Tarvittaessa on käytettävä manuaalista priorisointijohdotusta, suojausta ja turvavälin lisäämistä. Varmista signaalin laatu.
b. Tehokerroksen ja maan välinen EMC-ympäristö on huono, joten häiriöherkkiä signaaleja tulisi välttää.
c. Impedanssin säätövaatimuksia omaava verkko tulisi johdottaa mahdollisimman pitkälle linjan pituutta ja leveyttä koskevien vaatimusten mukaisesti.
3, kellon johdotus
Kellolinja on yksi suurimmista sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen (EMC) vaikuttavista tekijöistä. Tee kellolinjaan vähemmän reikiä, vältä kävelyä muiden signaalilinjojen lähellä niin paljon kuin mahdollista ja pysy poissa yleisistä signaalilinjoista häiriöiden välttämiseksi signaalilinjojen kanssa. Samalla on vältettävä piirilevyn virtalähdettä, jotta virtalähteen ja kellon välinen häiriö ei häiriinny.
Jos piirilevyllä on erityinen kellosiru, sitä ei saa sijoittaa linjan alle, vaan se tulee asettaa kuparin alle. Tarvittaessa se voidaan myös sijoittaa maadoitukseen. Monien referenssikristalloskillaattorien kohdalla näitä kideoskillaattoreita ei tule sijoittaa linjan alle, vaan ne on eristettävä kuparilla.
4. Suorassa kulmassa oleva viiva
Suorakulmakaapelointi on yleensä tarpeen piirilevyjohdotusten välttämiseksi, ja siitä on tullut lähes yksi johdotuksen laadun mittausstandardeista. Kuinka paljon suorakulmakaapelointi vaikuttaa signaalin siirtoon? Periaatteessa suorakulmainen reititys aiheuttaa siirtolinjan leveyden muutoksen, mikä johtaa impedanssin epäjatkuvuuteen. Itse asiassa ei ainoastaan suorakulmainen reititys, vaan myös teräväkulmainen reititys voivat aiheuttaa impedanssin muutoksia.
Suorakulmaisen reitityksen vaikutus signaaliin näkyy pääasiassa kolmessa näkökulmassa:
Ensinnäkin kulma voi olla yhtä suuri kuin siirtolinjan kapasitiivinen kuormitus, mikä hidastaa nousuaikaa;
Toiseksi, impedanssin epäjatkuvuus aiheuttaa signaalin heijastumisen;
Kolmanneksi, oikean kulmakärjen tuottama sähkömagneettinen häiriö.
5. Terävä kulma
(1) Korkeataajuisella virralla, kun johtimen käännekohta muodostaa suoran kulman tai jopa terävän kulman lähellä kulmaa, magneettivuon tiheys ja sähkökentän voimakkuus ovat suhteellisen korkeat, jolloin syntyy voimakkaita sähkömagneettisia aaltoja. Induktanssi on tässä suhteellisen suuri, induktanssi on suurempi kuin tylppä kulma tai pyöristetty kulma.
(2) Digitaalipiirin väyläjohdotuksessa johdotuksen kulma on tylppä tai pyöreä, ja johdotuksen pinta-ala on suhteellisen pieni. Samoilla riviväleillä kokonaisriviväli on 0,3 kertaa pienempi kuin suorakulmaisen kierroksen leveys.
6. Differentiaalireititys
Vrt. Differentiaalijohdotus ja impedanssin sovitus
Differentiaalisignaalia käytetään yhä laajemmin suurnopeuspiirien suunnittelussa, koska piirien tärkeimmät signaalit käyttävät aina differentiaalirakennetta. Määritelmä: Yksinkertaisesti sanottuna se tarkoittaa, että ajuri lähettää kaksi vastaavaa, invertoivaa signaalia ja vastaanotin määrittää, onko looginen tila "0" vai "1", vertaamalla kahden jännitteen välistä eroa. Differentiaalisignaalia kuljettavaa paria kutsutaan differentiaaliseksi reititykseksi.
Verrattuna tavalliseen yksipäiseen signaalin reititykseen, differentiaalisignaalilla on ilmeisimmät edut seuraavissa kolmessa näkökohdassa:
a. Vahva häiriöidenestokyky, koska kahden differentiaalijohtimen välinen kytkentä on erittäin hyvä. Kun ulkopuolelta tulee kohinaa, se on lähes kytkettynä kahteen linjaan samanaikaisesti, ja vastaanotin välittää vain kahden signaalin välisestä erosta, joten ulkopuolelta tuleva yhteismoodikohina voidaan kokonaan poistaa.
b. voi tehokkaasti estää sähkömagneettisia häiriöitä. Vastaavasti, koska kahden signaalin napaisuus on vastakkainen, niiden säteilemät sähkömagneettiset kentät voivat kumota toisensa. Mitä läheisempi kytkentä on, sitä vähemmän sähkömagneettista energiaa vapautuu ulkomaailmaan.
c. Tarkka ajoituksen paikannus. Koska differentiaalisignaalien kytkentämuutokset sijaitsevat kahden signaalin leikkauspisteessä, toisin kuin tavallisissa yksipäisissä signaaleissa, jotka ovat riippuvaisia korkeasta ja matalasta kynnysjännitteestä, teknologian ja lämpötilan vaikutus on pieni, mikä voi vähentää ajoitusvirheitä ja sopii paremmin pieniamplitudisille signaaleille. LVDS (low voltage differential signaling), joka on tällä hetkellä suosittu, viittaa tähän pieniamplitudiseen differentiaalisignalointitekniikkaan.
Piirilevyinsinöörien kannalta tärkeintä on varmistaa, että differentiaalireitityksen edut voidaan hyödyntää täysimääräisesti varsinaisessa reitityksessä. Ehkä niin kauan kuin yhteydenpito piirtäjiin ymmärtää differentiaalireitityksen yleiset vaatimukset, eli "sama pituus, sama etäisyys".
Yhtä pitkä pituus varmistaa, että kaksi differentiaalisignaalia säilyttää vastakkaisen napaisuuden koko ajan ja vähentää yhteismuotoista komponenttia. Yhtä pitkä etäisyys puolestaan varmistaa, että erotusimpedanssi on tasainen ja vähentää heijastusta. Differentiaalireitityksessä vaatimus on joskus "mahdollisimman lähellä".
7. Käärmeen linja
Serpentiinijohto on eräänlainen asettelutekniikka, jota käytetään usein asettelussa. Sen päätarkoituksena on säätää viivettä ja täyttää järjestelmän ajoitussuunnittelun vaatimukset. Ensimmäinen asia, joka suunnittelijoiden on ymmärrettävä, on se, että käärmemäiset johdot voivat heikentää signaalin laatua ja muuttaa lähetysviivettä, ja niitä tulisi välttää johdotuksessa. Käytännön suunnittelussa on kuitenkin usein tarpeen kelata johtoja tarkoituksella, jotta varmistetaan signaalien riittävä pitoaika tai vähennetään saman signaaliryhmän välistä aikaeroa.
Huomioitavia seikkoja:
Differentiaalisignaalijohtojen parit, yleensä rinnakkaiset linjat, on rei'itettävä mahdollisimman vähän reiän läpi, ja niiden tulisi olla kaksi linjaa yhdessä impedanssin sovituksen saavuttamiseksi.
Samanlaisia ominaisuuksiltaan olevia väyliä tulisi reitittää rinnakkain mahdollisimman pitkälle, jotta saavutetaan sama pituus. Liitäntäalueelta lähtevä reikä on mahdollisimman kaukana väyläalueesta.
Julkaisun aika: 05.07.2023
