PCB 보드 설계의 전원 신호 문제
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2019-03-08 16:28:33
PCB 보드 설계의 전원 신호 무결성
계기판 보드에서 우리는 대개 신호의 품질에 대해 매우 염려합니다. 그러나 때때로 신호선, 전원 공급 장치 및 이념을 연구하는 데 제한적일 수 있지만 문제를 단순화 할 수는 있지만 종종 고속 설계에서 단순화는 더 이상 가능하지 않다. 회로 설계의 직접적인 결과가 신호 무결성에 반영 되더라도 전원 무결성 설계는 무시할 수 없습니다. 전원 공급 장치의 무결성이 최종 PCB의 신호 무결성에 직접적인 영향을주기 때문에. 전원 공급 장치의 무결성과 신호 무결성은 밀접한 관련이 있습니다. 대부분의 경우 신호 왜곡의 주요 원인은 전원 공급 장치 시스템입니다. 예를 들어, 지상 리바운드 노이즈가 너무 커서 디커플링 커패시터의 설계가 적합하지 않고, 회로에 심각한 영향을 미치고, 다중 전원 / 접지면의 분할이 좋지 않고, 층 설계가 불합리하며, 전류 균일하지 않습니다.
1) 디커플링 콘덴서
우리는 전원 공급 장치와 접지 사이에 커패시턴스를 추가하면 시스템의 소음을 줄일 수 있지만 커패시턴스가 얼마나 증가하는지 알고 있습니다. 각 커패시터의 고유 용량은 무엇입니까? 각 커패시터의 위치가 더 좋습니까? 우리는 심각하지 않습니다. 고려해보십시오. 그러나 디자이너의 경험과 때로는 더 적은 능력을 기반으로합니다. 고속 설계에서는 기생 커패시턴스 파라미터를 고려해야하며 시스템의 임피던스 제어 범위를 보장하기 위해 디커플링 커패시터 수와 각 커패시터의 용량 값 및 배치의 특정 위치를 정량적으로 계산해야한다. 기본 원리는 디커플링 커패시터이다. 필요, 하나는 적게, 과잉 수 없습니다, 맘에 안들어.
2) 리바운드
고속 디바이스의 에지가 0.5ns 미만이면 대용량 데이터 버스의 데이터 교환 속도가 너무 빠르므로 전원 공급 장치 레이어에있을 때 신호의 리플에 영향을 줄 수 있습니다. 불안정한 전원 문제를 일으킬 수 있습니다. 전류가 변화하면 전류의 변화율이 증가하고 회로의 전압에 따라 접지의 전압이 증가합니다. 이 시점에서 접지면 (접지)은 이상적인 제로 레벨이 아니며 전원 공급 장치가 이상적인 DC가 아닙니다. 스위치의 게이트가 증가함에 따라 접지 바운스가 더욱 심해집니다. 128 비트 버스의 경우 동일한 클럭에서 50/100 I / O 회선이 전환 될 수 있습니다. 이 시점에서 I / O 드라이버의 전력 및 접지 회로의 인덕턴스는 가능한 한 낮아야합니다. 그렇지 않으면 전압 브러시가 같은지면에 나타납니다. 접지 반사는 칩, 패키지, 커넥터 또는 보드와 같이 어디에서나 볼 수 있습니다. 다시 반사되어 전원 시스템 무결성 문제가 발생할 수 있습니다.
기술적 인 관점에서 장비의 증가는 감소 할 뿐이고 버스의 너비는 증가 할뿐입니다. 수용 가능한 리바운드를 유지하는 유일한 방법은 전원 공급을 줄이고 인덕턴스를 분산하는 것입니다. 칩의 경우 가능한 한 많은 전력을 배치하고 가능한 한 짧은 인덕턴스를 줄이기 위해 어레이 칩으로 이동해야합니다. 캡슐화의 경우 이동 레이어가 캡슐화되어 BGA 패키지에서와 같이 전원 접지면이 더 가깝다는 것을 의미합니다. 커넥터의 경우, 더 많은 발을 사용하거나 링크 기반 스트립 라인과 같은 내부 전원 및 접지 수준을 갖도록 커넥터를 다시 설계해야합니다. 보드의 경우 인접한 전원 공급 장치를 가능한 한 접지 판에 가까이 놓는 것을 의미합니다. 인덕턴스가 길이에 비례 할 때 전원과 접지 사이의 연결은 최소화됩니다.
고속 디바이스의 에지가 0.5ns 미만이면 대용량 데이터 버스의 데이터 교환 속도가 너무 빠르므로 전원 공급 장치 레이어에있을 때 신호의 리플에 영향을 줄 수 있습니다. 불안정한 전원 문제를 일으킬 수 있습니다. 전류가 변화하면 전류의 변화율이 증가하고 회로의 전압에 따라 접지의 전압이 증가합니다. 이 시점에서 접지면 (접지)은 이상적인 제로 레벨이 아니며 전원 공급 장치가 이상적인 DC가 아닙니다. 스위치의 게이트가 증가함에 따라 접지 바운스가 더욱 심해집니다. 128 비트 버스의 경우 동일한 클럭에서 50/100 I / O 회선이 전환 될 수 있습니다. 이 시점에서 I / O 드라이버의 전력 및 접지 회로의 인덕턴스는 가능한 한 낮아야합니다. 그렇지 않으면 전압 브러시가 같은지면에 나타납니다. 접지 반사는 칩, 패키지, 커넥터 또는 보드와 같이 어디에서나 볼 수 있습니다. 다시 반사되어 전원 시스템 무결성 문제가 발생할 수 있습니다.
기술적 인 관점에서 장비의 증가는 감소 할 뿐이고 버스의 너비는 증가 할뿐입니다. 수용 가능한 리바운드를 유지하는 유일한 방법은 전원 공급을 줄이고 인덕턴스를 분산하는 것입니다. 칩의 경우 가능한 한 많은 전력을 배치하고 가능한 한 짧은 인덕턴스를 줄이기 위해 어레이 칩으로 이동해야합니다. 캡슐화의 경우 이동 레이어가 캡슐화되어 BGA 패키지에서와 같이 전원 접지면이 더 가깝다는 것을 의미합니다. 커넥터의 경우, 더 많은 발을 사용하거나 링크 기반 스트립 라인과 같은 내부 전원 및 접지 수준을 갖도록 커넥터를 다시 설계해야합니다. 보드의 경우 인접한 전원 공급 장치를 가능한 한 접지 판에 가까이 놓는 것을 의미합니다. 인덕턴스가 길이에 비례 할 때 전원과 접지 사이의 연결은 최소화됩니다.
3) 배전 시스템
초록 전력 무결성 설계는 매우 복잡한 문제이지만 전력 시스템 (전력 및 접지면) 간의 임피던스를 제어하는 방법이 설계의 핵심입니다. 이론 상으로는 전원 시스템의 임피던스가 낮을수록 임피던스는 낮아지고 노이즈 진폭은 낮아지고 전압 손실은 낮아집니다. 실제 설계에서는 최대 전압 및 전력 범위를 사용하여 임피던스 목표에 도달할지 여부를 결정한 다음 관련 요소를 조정하여 회로의 전원 공급 장치 시스템의 각 부분에 대한 목표 임피던스 (주파수 종속성)를 닫습니다.
초록 전력 무결성 설계는 매우 복잡한 문제이지만 전력 시스템 (전력 및 접지면) 간의 임피던스를 제어하는 방법이 설계의 핵심입니다. 이론 상으로는 전원 시스템의 임피던스가 낮을수록 임피던스는 낮아지고 노이즈 진폭은 낮아지고 전압 손실은 낮아집니다. 실제 설계에서는 최대 전압 및 전력 범위를 사용하여 임피던스 목표에 도달할지 여부를 결정한 다음 관련 요소를 조정하여 회로의 전원 공급 장치 시스템의 각 부분에 대한 목표 임피던스 (주파수 종속성)를 닫습니다.
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