Problème de signal d'alimentation dans la conception de la carte à circuit imprimé
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2019-03-08 16:28:33
Intégrité du signal d'alimentation dans la conception de cartes à circuit imprimé
Dans le tableau de bord de compteur, nous sommes généralement très préoccupés par la qualité du signal, mais nous sommes parfois souvent limités à des lignes de signal de recherche, des alimentations et des idéaux, bien que cela puisse simplifier le problème, mais dans la conception à grande vitesse, simplification n'est plus faisable. Bien que le résultat direct de la conception du circuit se reflète dans l'intégrité du signal, nous ne pouvons ignorer la conception de l'intégrité de l'alimentation. Parce que l’intégrité de l’alimentation affecte directement l’intégrité du signal de la carte finale. L’intégrité de l’alimentation et celle du signal sont étroitement liées. Dans de nombreux cas, le système d’alimentation est la principale cause de distorsion du signal. Par exemple, le bruit de rebond au sol est trop important, la conception du condensateur de découplage n’est pas adaptée, le circuit a une influence sérieuse, la division de plusieurs plans de puissance / sol n’est pas bonne, la conception de la couche est déraisonnable et le courant n'est pas uniforme.
1) condensateur de découplage
Nous savons tous que l'ajout d'une capacité entre l'alimentation et la terre peut réduire le bruit du système, mais quelle capacité augmente-t-il? Quelle est la capacité inhérente de chaque condensateur? La position de chaque condensateur est-elle meilleure? Nous ne sommes pas sérieux Considérez cela, mais c'est basé sur l'expérience du designer et parfois même sur ses capacités. En conception haute vitesse, nous devons prendre en compte les paramètres de capacité parasite, calculer quantitativement le nombre de condensateurs de découplage et la valeur de la capacité de chaque condensateur, ainsi que la position spécifique de l'emplacement pour assurer la plage de contrôle d'impédance du système. Un principe de base est le condensateur de découplage. Besoin, on ne peut pas être moins, surcapacité, n'aime pas.
2) rebond
Lorsque le bord d’un périphérique haute vitesse est inférieur à 0,5 ns, le taux d’échange de données du bus de données à grande capacité est si rapide qu’il suffit de modifier l’ondulation du signal, ce qui peut causer des problèmes d'alimentation instables. Lorsque le courant change, le taux de variation du courant augmente et la tension de la terre augmente avec la tension du circuit. À ce stade, le plan de masse (masse) n’est pas un niveau zéro idéal et l’alimentation n’est pas idéale en courant continu. À mesure que les portes des commutateurs augmentent, le rebond au sol devient plus important. Pour un bus 128 bits, il peut y avoir 50_100 lignes d’E / S commutant sur la même horloge. À ce stade, la puissance du pilote d’E / S et l’inductance du circuit de masse doivent être aussi faibles que possible. Sinon, le pinceau de tension apparaîtra sur le même sol. Des réflexions sur le sol peuvent être observées partout, telles que des puces, des packages, des connecteurs ou des cartes, qui peuvent rebondir, provoquant des problèmes d'intégrité du système d'alimentation.
D'un point de vue technique, l'augmentation des équipements ne fera que diminuer, et la largeur de l'autobus ne fera qu'augmenter. Le seul moyen de maintenir un rebond acceptable est de réduire l’alimentation en énergie et de répartir l’inductance. Pour la puce, cela signifie passer à une puce à matrice, en plaçant autant de puissance que possible, aussi courte que possible pour réduire l'inductance. Pour l’encapsulation, cela signifie que les couches mobiles sont encapsulées, ce qui rapproche le plan de masse de la puissance, comme dans le boîtier BGA. Pour les connecteurs, cela signifie que vous devez utiliser plus de pieds ou redéfinir les connecteurs pour qu'ils aient une alimentation interne et des niveaux de masse, tels que des striplines à base de liens. Pour une carte, cela signifie qu’il faut placer les blocs d’alimentation adjacents aussi près que possible du plan de masse. Lorsque l'inductance est proportionnelle à la longueur, la connexion entre l'alimentation et la terre sera minimisée.
Lorsque le bord d’un périphérique haute vitesse est inférieur à 0,5 ns, le taux d’échange de données du bus de données à grande capacité est si rapide qu’il suffit de modifier l’ondulation du signal, ce qui peut causer des problèmes d'alimentation instables. Lorsque le courant change, le taux de variation du courant augmente et la tension de la terre augmente avec la tension du circuit. À ce stade, le plan de masse (masse) n’est pas un niveau zéro idéal et l’alimentation n’est pas idéale en courant continu. À mesure que les portes des commutateurs augmentent, le rebond au sol devient plus important. Pour un bus 128 bits, il peut y avoir 50_100 lignes d’E / S commutant sur la même horloge. À ce stade, la puissance du pilote d’E / S et l’inductance du circuit de masse doivent être aussi faibles que possible. Sinon, le pinceau de tension apparaîtra sur le même sol. Des réflexions sur le sol peuvent être observées partout, telles que des puces, des packages, des connecteurs ou des cartes, qui peuvent rebondir, provoquant des problèmes d'intégrité du système d'alimentation.
D'un point de vue technique, l'augmentation des équipements ne fera que diminuer, et la largeur de l'autobus ne fera qu'augmenter. Le seul moyen de maintenir un rebond acceptable est de réduire l’alimentation en énergie et de répartir l’inductance. Pour la puce, cela signifie passer à une puce à matrice, en plaçant autant de puissance que possible, aussi courte que possible pour réduire l'inductance. Pour l’encapsulation, cela signifie que les couches mobiles sont encapsulées, ce qui rapproche le plan de masse de la puissance, comme dans le boîtier BGA. Pour les connecteurs, cela signifie que vous devez utiliser plus de pieds ou redéfinir les connecteurs pour qu'ils aient une alimentation interne et des niveaux de masse, tels que des striplines à base de liens. Pour une carte, cela signifie qu’il faut placer les blocs d’alimentation adjacents aussi près que possible du plan de masse. Lorsque l'inductance est proportionnelle à la longueur, la connexion entre l'alimentation et la terre sera minimisée.
3) système de distribution d'énergie
Résumé La conception de l’intégrité de l’alimentation est une question très complexe, mais la clé de la conception est de savoir comment contrôler l’impédance entre le système d’alimentation (plan électrique et plan de masse). En théorie, plus l'impédance du système d'alimentation est faible, plus l'impédance est faible, plus l'amplitude du bruit est faible et plus la perte de tension est faible. Dans la conception actuelle, nous pouvons utiliser la plage de tension et de puissance maximale pour déterminer si nous voulons atteindre la cible d'impédance, puis ajuster les facteurs pertinents pour rendre l'impédance cible de chaque partie du système d'alimentation du circuit (en fonction de la fréquence) Fermer
Résumé La conception de l’intégrité de l’alimentation est une question très complexe, mais la clé de la conception est de savoir comment contrôler l’impédance entre le système d’alimentation (plan électrique et plan de masse). En théorie, plus l'impédance du système d'alimentation est faible, plus l'impédance est faible, plus l'amplitude du bruit est faible et plus la perte de tension est faible. Dans la conception actuelle, nous pouvons utiliser la plage de tension et de puissance maximale pour déterminer si nous voulons atteindre la cible d'impédance, puis ajuster les facteurs pertinents pour rendre l'impédance cible de chaque partie du système d'alimentation du circuit (en fonction de la fréquence) Fermer
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