Problema del segnale di alimentazione nella progettazione della scheda PCB
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2019-03-08 16:28:33
Integrità del segnale di alimentazione nella progettazione della scheda PCB
Nella scheda pcb del misuratore, siamo solitamente molto preoccupati per la qualità del segnale, ma a volte siamo spesso limitati a cercare linee di segnale, alimentatori e ideali, sebbene questo possa semplificare il problema, ma nella progettazione ad alta velocità, la semplificazione è non è più fattibile. Sebbene il risultato diretto del design del circuito si rifletta sull'integrità del segnale, non possiamo ignorare il design dell'integrità della potenza. Perché l'integrità dell'alimentazione influisce direttamente sull'integrità del segnale del PCB finale. L'integrità dell'alimentazione e l'integrità del segnale sono strettamente correlati. In molti casi, la causa principale della distorsione del segnale è il sistema di alimentazione. Ad esempio, il rumore di rimbalzo a terra è troppo grande, il design del condensatore di disaccoppiamento non è adatto, il circuito ha una seria influenza, la divisione di più piani di alimentazione / massa non è buona, il design dello strato è irragionevole e la corrente non è uniforme
1) Condensatore di disaccoppiamento
Sappiamo tutti che l'aggiunta di una certa capacità tra l'alimentazione e il terreno può ridurre il rumore del sistema, ma quanta capacità aumenta? Qual è la capacità intrinseca di ogni condensatore? La posizione di ogni condensatore è migliore? Non siamo seri Consideralo, ma è basato sull'esperienza del progettista e, a volte, anche meno sull'abilità. Nella progettazione ad alta velocità, è necessario considerare i parametri di capacità parassita, calcolare quantitativamente il numero di condensatori di disaccoppiamento e il valore di capacità di ciascun condensatore e la posizione specifica del posizionamento per garantire la gamma di controllo dell'impedenza del sistema. Un principio di base è il condensatore di disaccoppiamento. Bisogno, non si può essere meno, eccesso di capacità, non mi piace.
2) rimbalzo
Quando il bordo di un dispositivo ad alta velocità è inferiore a 0,5 ns, la velocità di scambio dei dati del bus dati di grande capacità è così veloce che quando si trova nello strato di alimentazione, è sufficiente influenzare l'ondulazione del segnale, che può causare problemi di alimentazione instabili. Quando la corrente cambia, la velocità di variazione della corrente aumenta e la tensione del terreno aumenta con la tensione del circuito. A questo punto, il piano di massa (terra) non è un livello zero ideale e l'alimentazione non è la CC ideale. All'aumentare delle porte degli interruttori, il rimbalzo del terreno diventa più grave. Per un bus a 128 bit, potrebbero essere attive 50_100 linee I / O sullo stesso orologio. A questo punto, la potenza del driver I / O e l'induttanza del circuito di terra deve essere la più bassa possibile. Altrimenti, la spazzola di tensione apparirà sullo stesso terreno. I riflessi di terra possono essere visti ovunque, come chip, pacchetti, connettori o schede, che possono rimbalzare, causando problemi di integrità del sistema di alimentazione.
Da un punto di vista tecnico, l'aumento delle apparecchiature diminuirà e la larghezza del bus aumenterà solo. L'unico modo per mantenere un rimbalzo accettabile è ridurre l'alimentazione e distribuire l'induttanza. Per il chip, significa passare a un chip di array, mettendo più potenza possibile, il più breve possibile per ridurre l'induttanza. Per l'incapsulamento, significa che i livelli mobili sono incapsulati, avvicinando il piano di massa della potenza, come nel pacchetto BGA. Per i connettori, significa usare più piedini o ridisegnare i connettori per avere livelli di potenza e di terra interni, come le striplines basate su collegamenti. Per una scheda, significa posizionare gli alimentatori adiacenti il più vicino possibile al piano di terra. Quando l'induttanza è proporzionale alla lunghezza, la connessione tra l'alimentazione e il terreno sarà ridotta al minimo.
Quando il bordo di un dispositivo ad alta velocità è inferiore a 0,5 ns, la velocità di scambio dei dati del bus dati di grande capacità è così veloce che quando si trova nello strato di alimentazione, è sufficiente influenzare l'ondulazione del segnale, che può causare problemi di alimentazione instabili. Quando la corrente cambia, la velocità di variazione della corrente aumenta e la tensione del terreno aumenta con la tensione del circuito. A questo punto, il piano di massa (terra) non è un livello zero ideale e l'alimentazione non è la CC ideale. All'aumentare delle porte degli interruttori, il rimbalzo del terreno diventa più grave. Per un bus a 128 bit, potrebbero essere attive 50_100 linee I / O sullo stesso orologio. A questo punto, la potenza del driver I / O e l'induttanza del circuito di terra deve essere la più bassa possibile. Altrimenti, la spazzola di tensione apparirà sullo stesso terreno. I riflessi di terra possono essere visti ovunque, come chip, pacchetti, connettori o schede, che possono rimbalzare, causando problemi di integrità del sistema di alimentazione.
Da un punto di vista tecnico, l'aumento delle apparecchiature diminuirà e la larghezza del bus aumenterà solo. L'unico modo per mantenere un rimbalzo accettabile è ridurre l'alimentazione e distribuire l'induttanza. Per il chip, significa passare a un chip di array, mettendo più potenza possibile, il più breve possibile per ridurre l'induttanza. Per l'incapsulamento, significa che i livelli mobili sono incapsulati, avvicinando il piano di massa della potenza, come nel pacchetto BGA. Per i connettori, significa usare più piedini o ridisegnare i connettori per avere livelli di potenza e di terra interni, come le striplines basate su collegamenti. Per una scheda, significa posizionare gli alimentatori adiacenti il più vicino possibile al piano di terra. Quando l'induttanza è proporzionale alla lunghezza, la connessione tra l'alimentazione e il terreno sarà ridotta al minimo.
3) Sistema di distribuzione dell'energia
La progettazione dell'integrità dell'alimentazione elettrica è un problema molto complesso, ma il modo in cui controllare l'impedenza tra il sistema di alimentazione (alimentazione e piano di massa) è la chiave del progetto. In teoria, minore è l'impedenza del sistema di alimentazione, minore è l'impedenza, minore è l'ampiezza del rumore e minore è la perdita di tensione. Nel progetto attuale, possiamo usare la massima tensione e gamma di potenza per determinare se vogliamo raggiungere il target di impedenza, e quindi regolare i fattori rilevanti per rendere l'impedenza target di ogni parte del sistema di alimentazione del circuito (dipendente dalla frequenza) Chiudi
La progettazione dell'integrità dell'alimentazione elettrica è un problema molto complesso, ma il modo in cui controllare l'impedenza tra il sistema di alimentazione (alimentazione e piano di massa) è la chiave del progetto. In teoria, minore è l'impedenza del sistema di alimentazione, minore è l'impedenza, minore è l'ampiezza del rumore e minore è la perdita di tensione. Nel progetto attuale, possiamo usare la massima tensione e gamma di potenza per determinare se vogliamo raggiungere il target di impedenza, e quindi regolare i fattori rilevanti per rendere l'impedenza target di ogni parte del sistema di alimentazione del circuito (dipendente dalla frequenza) Chiudi
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