Kako optimizirani dizajn višeslojnog PCB-a može poboljšati integritet signala?

1. za Uvod: Važnost optimizirane integriteta signala u projektiranju višeslojnog PCB-a s mješovitim signalima

U današnjem brzo razvijenom elektroničkom okruženju, potražnja za kompaktnim uređajima visokih performansi potaknula je integraciju analognih i digitalnih kola u jedan jedini uređaj. pCB s mješovitim signalima - Što? Ove ploče napajaju sve od pametnih industrijskih kontrolera do automobilskih infotainment sustava i u središtu njihovog rada leži jedan vrlo važan aspekt: integritet signala .

Sljedeći članak: "Predmet" se odnosi na kvalitetu i pouzdanost električnih signala dok prolaze kroz ploču štampanih kola. Kad signal zadrži svoj željeni oblik, napon i vrijeme tijekom svog putovanja, sustav radi kako se očekuje. Međutim, s obje brzine digitalni PCB odjeljak i osjetljivi analogni PCB ako se u tom slučaju ne uspostavi veza između različitih domena koji su prisutni na smještenom rasporedu signala, prijetnje kvalitetu signala se množe. S druge strane, u slučaju da se u slučaju pojave pojave pojave u struji, može se očekivati da će se pojava pojačati u slučaju pojave pojave u struji. preklapanje , odbijanje od tla , i gubitak vjernosti podataka. Kakve su posljedice? Nepredvidljivo ponašanje kola, elektromagnetna smetnja ( EMI ), regulatorna pitanja i bolna kašnjenja u uvođenju na tržište.

Zašto je integritet signala tako važan u PCB-ovima s mješovitim signalima?

Mješovite signalne ploče suočavaju se s jedinstvenim SI izazovima jer digitalna kola stvaraju brze brzine, promene napona i eksplozivne struje koje lako mogu zagađivati analogne staze. Pogrešan šiljak na referenci ravni spoj ili pokvaren sat može značiti netočna analogna čitanja, nije uspjelo Integriranje ADC-a , ili pokvaren prijenos podatakasvi posebno ozbiljni u sigurnosno kritičnim ili visoko-razlučivim aplikacijama.

Tablica brzih činjenica: Zašto je SI bitan u PCB-ovima s mješovitim signalima

Što se govori u ovom vodiču

U ovom vodiču naučit ćete:

• Osnove pCB s mješovitim signalima inženjerstvo
• Najbolje praktične prakse za upravljanje SI-om (s ključnim riječima kao što su upravljana impedancija , diferencijalno usmjeravanje parova , i strategije za prizemljenje )
• Proces u 12 koraka za maksimalno poboljšanje performansi i proizvodnji
• Napredna pokrivenost vija, stack-up, dekupulacije kondenzatore, i još mnogo toga
• Savjeti za rješavanje problema i primjeri slučajeva
• Najnovija sredstva za Simulacija SI-a i Analiza PDN

2. - Što? Što je dizajn PCB-a s mješovitim signalima?

A pCB s mješovitim signalima je ploča štampanih kola koja integrira analogne i digitalne komponente u jednu podlogu. Ova konvergencija omogućuje modernim uređajima da povežu fizički analogni svijet s digitalnom domenom, omogućavajući sve od IoT proizvoda bogatih senzorima do naprednih elektroničkih upravljačkih jedinica za automobile.

Definiranje domena mješovitih signala, analognih i digitalnih PCB-a

• Analogni PCB-ovi - da se upravlja kontinuiranim signalima, kao što su audio, temperatura ili razina napona. Ovi signali su vrlo osjetljivi na buku, prekrivanje i sitne fluktuacije napetosti.
• Digitalne PCB-e proces diskretnih logičkih signala (0s i 1s). Iako se mogu činiti robusnim, digitalni krugovi - osobito brzi - glavni su izvori elektromagnetne buke, odbijanja od tla i istovremenih izlaza za prekidač (SSO).
• Dizajn PCB-a sa mješovitim signalom odnosi se na rasporede gdje ova dva svijeta moraju koegzistirati, zahtijevajući zamršenu pozornost na integritet signala , uzemljenje i probleme s integritetom napajanja.

U skladu s člankom 3. stavkom 2.

PCB-ovi s mješovitim signalima su okosnica mnogih kritičnih sustava, uključujući:

• Industrijska automatizacija: Kontrola u stvarnom vremenu s visokokvalitetnim senzorskim interfejsima.
• Automobilski sustavi: Infotainment, upravljanje baterijom, ADAS i kontrole motora.
• Potrošačka elektronika: Pametni telefoni, nosivi uređaji, audio uređaji i kamere.
• Medicinski uređaji: Pacijent monitor, sustav za snimanje, i dijagnostičke opreme.
• Komunikacije: Ruter, prijemnik, SDR i brza mrežna oprema.

U slučaju da se ne primjenjuje, to se može učiniti u slučaju da se ne primjenjuje.

Zašto je projektiranje PCB-a s mješovitim signalima izazov?

Glavni izazov je upravljanje integritet signala , jer:

• Digitalna kola stvaraju brza promjena napona (visoki dV/dt, visoki di/dt) koja uzrokovati buku na zajedničkim zemljištima i elektroenergetskim mrežama.
• Analogna kola su osjetljiva na nizak nivo buke, čak i na razini mikrovolita, što može uzrokovati SNR (sorazmer signala i buke) degradacija i THD (ukupno harmonsko poremećanje) u ADC-ovima.
• S druge strane, uređaji za obradu Integriranje ADC-a (i linije podataka prelaze više domena, što dovodi do preklapanje , prekida povratne staze , i pogreške u vremenu.
• Loša provedba strategije za prizemljenje i Sastavljanje PCB-a u ovom slučaju, za razliku od drugih vrsta ploča, one mogu povećati rizik, posebno u gustih višeslojnih ploča.

Razumijevanje ključnih elemenata za mješoviti signal

U slučaju da se koristi za proizvodnju PCB-a s mješovitim signalima, to znači da se:

• Izolacija: U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, poduzeća mogu osigurati da se u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, prilikom uvođenja u promet, osiguravaju da se u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, prijenos podataka provodi u skladu s člankom 3. točkom
• Uređaj za obradu Osiguravanje vaše ADC-ovi (npr, 12-bitni ili 16-bitni) i DAC-ovi isporučiti točne, low-jitter podataka pomoću čiste raspodjela sata u skladu s člankom 3. stavkom 1.
• Kontrolirana impedance: "Sistem za upravljanje" ili "program za upravljanje" koji je opremljen ili osmišljen za:
• Sredstva za upravljanje energijom Suzbijanje valovanja i održavanje stabilnog napona s odgovarajućim kondenzatorima za odvajanje i dizajnom snage.
• Izravno i na temelju informacija iz članka 4. stavka 1. Koristeći šavove, bakreno ulivanje ili Faradayove kaveze u ključnim osjetljivim područjima.

3. Slijedi sljedeće: Ključni izazovi u pogledu integriteta signala u poboljšanju PCB-a s mješovitim signalima

Dizajn robusne pCB s mješovitim signalima to je delikatan akt ravnoteže: zahtijeva pažljivu orkestraciju analogne osjetljivosti i neumoljivu aktivnost digitalne logike na zajedničkoj podložini. Kako se brzine prenosa podataka povećavaju i gustoća ploča raste, osigurava se robusna integritet signala (SI) postaje ne samo izazovno, nego i nužno. U nastavku ćemo razmotriti glavne prepreke integriteta signala koje svaki dizajner PCB-a s mješovitim signalima mora riješiti kako bi isporučio pouzdane proizvode visokih performansi.

1. za Spojnica za prekretni zvuk i buku

Kad god se analogni i digitalni tragovi pokreću blizu jedni druge, posebno na dugim paralelnim rasponima, digitalni signali koji se brzo mijenjaju ubrizgavaju buku u osjetljive analogne linije kroz uzajamnu kapacitetu i induktivnost - fenomen poznat kao preklapanje - Što? U brzim projektama to može uzrokovati značajne pogreške u analognim mjerama ili pokvarene podatke. Siromašni. diferencijalno usmjeravanje parova i neprikosnovene impedanse pogoršavaju ovaj problem.

2. - Što? Izbacivanje i petlje na zemljištu

Odbijanje od tla "Postoji" je "poboj" koji nastaje kada se digitalni izlazi velike brzine istovremeno prekidaju, uzrokujući nagle promjene na tlu. Ova pomicanja (izlaz istovremenih prekidača ili SSO) posebno su problematična kada analogni i digitalni dijelovi dijele cijelu ili dio prizemne ravnine. To rezultira ne samo digitalnim pogreškama u vremenskom mjerenju, već i poremećajem referentnog napona za analogno-digitalne pretvarače, op-ampere i osjetljive senzore.

Priključke za uzgravljanje to se događa kada postoji više putanja povratka na zemlju, formirajući neželjene "antene" koje mogu uvesti zumljanje, oscilacije ili prikupljanje EMI-a iz okoliša. Ovo čini strategije za prizemljenje kao pažljiv raspored i jedno-točka prizemna vezakritično za mješovite signalne ploče.

3. Slijedi sljedeće: U slučaju da se radi o električnoj energiji, to znači da se radi o električnoj energiji koja se koristi za proizvodnju električne energije.

U slučaju da se radi o proizvodnji električne energije, radi se o proizvodnji električne energije koja se koristi za proizvodnju električne energije. Ako odvojne kondenzatore ako su električni ugljikovi nesposobni, nepravilno postavljeni ili imaju loše ESR karakteristike, kvaliteta energije pati. Neustavan. PDN u slučaju da se radi o ispitivanju, potrebno je utvrditi da je to u skladu s člankom 6. stavkom 1.

4. - Što? U slučaju da se ne primjenjuje, mora se utvrditi da je to u skladu s člankom 6. stavkom 2.

Visokih brzina digitalnih signala ponašaju se kao kontrolirane impedancije prijenos linije (obično mikrobrit ili stripline), i bilo prekidkao loše dizajniran putem, konektor, ili podijeljenom snaga / zemljište ravninibit će uzrokovati signal refleksije, stajati valovi, i neudovoljavanje impedance - Što? Podjednako, povratne puteve za analogne i digitalne signale moraju biti kratke, izravne i bez podjela ili stubova, ili odraz i gubitak signala dogoditi se.

Tabela: Česti poremećaji i njihovi učinci

- Pet. EMI/EMC izazovi

Elektromagnetska interferencija (EMI) u skladu s člankom 3. stavkom 1. ovog članka, Komisija je odlučila da se u skladu s člankom 2. stavkom 2. Brza digitalna kola djeluju kao EMI emitori, dok su analogni senzori, RF ulazi i ADC-ovi ranjivi žrtve. Neadekvatno otpor , loš raspored aviona i nedostatak via šavova mogu pretvoriti ploču u antenu za emitiranje, rizikujući neuspjeh regulatorne certifikacije.

6. - Što? Problemovi s vremenskim signalima i raspodjelom satova

Nepravilno raspodjela sata ili su prekomjerni trzanje satova mogu stvoriti nepravilnosti u pravljenju vremena (skrivljenost) između domena, uzrokujući nepredvidivu latenciju, metastabilnost i greške u strobingu podataka, posebno tijekom prelazak domena sata - Što? ADC-ovi i DAC-ovi posebno su osjetljivi na zvuk i trzanje sata, što smanjuje učinkovitu propusnost i točnost.

- Sedam. Neadekvatna simulacija i analiza prije postavljanja

Moderna složenost PCB-a čini opasnim wing it bez posvećenog Simulacija SI-a i u slučaju da se ne primjenjuje, analizu. Snimka je u potpunosti usklađena s standardima za proizvodnju, a u skladu s njima se može i koristiti za proizvodnju.

4. - Što? Najbolje prakse i ključni uvjeti

Dizajniranje pCB s mješovitim signalima s neizmirenim integritet signala uzima nuančan, holistički pristup. Svaka odluka, od redoslijeda postavljanja do raspodjele energije, može utjecati na konačnu učinkovitost ploče u stvarnoj upotrebi. U ovom odjeljku otkrit ćete bitne, primjenjive najbolje prakse koje se bave temeljima dizajna i naprednim tehnikama za analogno/digitalnu integraciju.

1. za Planiranje odjeljenja odbora rano

Jasna funkcionalna separacija je od vitalnog značaja. Određivanje posebnih područja za analogni PCB i digitalni PCB u slučaju da se ne provede ispitivanje, potrebno je provjeriti: Fizička udaljenost znatno smanjuje spoj buke, odbijanje od zemlje i prekrivanje između domena. Pravilo: nikada ne pokrećete digitalni sat ili brzi signali podataka ispod ili u blizini osjetljivih analognih komponenti.

Ključne radnje:

• U slučaju da je to moguće, radi se o "izvoru" koji se može koristiti za "izvor" ili "izvor" koji se može koristiti za "izvor" ili "izvor" koji se može koristiti za "izvor" ili "izvor".
• Osvrnuti velike digitalne podatkovne autobusove tako da su pravougaoni na kritične analogne putanje signala kako bi se ograničilo kapacitativno spajanje.

2. - Što? Optimizirajte svoje PCB-ove

Sastavljanje PCB-a utječe na sve od EMI imunitet na kontrolu impedance. Uzmite slojevnu strukturu koja povezuje slojeve signala visoke brzine između čvrstih, neprekinutih površinskih (i, ako je potrebno, energetskih) ravnica. To ne samo da stvara kontrolirane impedančne linije prijenosa, već omogućuje i kratke, izravne povratne staze za brze prolazeće struje.

3. Slijedi sljedeće: Strategije za uspostavljanje temelja

Zemljavanje je kamen temeljac integriteta signala mješovitih signala. Uopće postoje dvije škole mišljenja:

• Sljedeći članak: Posebno je učinkovit za projekte niske i srednje frekvencije.
• Sljedeći popis: Za brže brzine/frekvencije, čvrsta, susjedna bakrena ravnica s pažljivom segmentacijom (ako je potrebno) nudi najkraće povratne puteve i najnižu generaciju EMI-a.

U slučaju da je to moguće, mora se upotrebljavati sljedeća metoda:

• Izbjegavajte zavojnice. osiguravajući jedinstvenu putanju povratka za svaku funkciju kola.
• Ne podijelite kopnene avione kapriciozno. Ako je to neophodno, pripremite se za priključenje na jednoj točki niske impedance ispod ADC-a ili glavnog pretvarača.
• Koristite zaštitne prstenove ili bakrene polije u slučaju da je to moguće, potrebno je osigurati da je sustav za zaštitu podataka u potpunosti otvoren.

4. - Što? Kontrola impedance i korištenje diferencijalnog usmjeravanja parova

Visokopasne digitalne tragove moraju biti usmjerene kao upravljana impedancija u slučaju da je to potrebno, za potrebe primjene ovog članka, za upotrebu u proizvodima za proizvodnju električne energije, za proizvodnju električne energije, za proizvodnju električne energije, za proizvodnju električne energije, za proizvodnju električne energije, za proizvodnju električne energije, za proizvodnju električne energije, za proizvodnju električne energije, za proizvod To smanjuje reflekcije signala i stajaće valove. Za diferencijalnu signalizaciju (Ethernet, LVDS, USB, HDMI) ključno je razmak između tračnica i usklađivanje dužine.

- Pet. Osiguravanje robusne distribucije i odvođenja energije

Vaš sredstva za upravljanje energijom zaslužuje ozbiljan inženjering.

• Koristite odvojene regulatorne ili filtrirane domene za analogne i digitalne željeznice. "Predmetni kapacitet" (PVD) za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 6. stavkom 1.
• U skladu s člankom 6. stavkom 2. (uključujući više vrijednosti za visoko/niskofrequency filtriranje) što je moguće bliže IC napajnim brojevima. U slučaju da se ne primjenjuje presjek, u slučaju da se ne primjenjuje presjek, to se može učiniti u skladu s člankom 6. stavkom 3.
• Upotreba feritnih zrnaca ili male izolatorne indukcije između analognih i digitalnih razila/stikova.

Primjer tabele odvođenja

6. - Što? U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Uzmite višeslojni pristup:

• Koristite konzerve za zaštitu i metalnih kućišta za visoko rizične analogne i RF sekcije.
• Putem šivanja (pravilno razmaknuti prizemni prozori) oko analognih sekcija i duž rubova ploče zaključavaju povratne struje, smanjujući EMI curenje.
• Pažljivo usmjeravanje sata : Rakačke linije trebaju biti kratke, udaljene od analognih područja i zaštićene susjednim zemljama ili razinama. Izbjegavajte smjerovanje satova preko polja ili podeljenih područja tla kako biste spriječili zračenje.

- Sedam. U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Ne pretvaraj se! Upotreba Simulacija SI-a i PDN analizator (kao što su HyperLynx, Ansys SIwave, Cadence Sigrity ili ugrađeni alati u Altium/OrCAD) za procjenu:

• Dijagram signala
• Predviđanja za prekretnicu
• Integritet povratne staze
• Snaga i valovanje na zemljištu
• Termalne vruće točke/upravljanje

- Pet. 12 koraka za optimiziran i učinkovit dizajn PCB-a s mješovitim signalima

Ovladavanje integritet signala s praktičnim, korak po korak proces je u srcu projektiranja pCB-ovi s mješovitim signalima koji se pouzdano izvode pod ograničenjima stvarnog svijeta. U nastavku ćemo proći kroz 12 dokazanih koraka, svaki od kojih odražava najbolje prakse u industriji, uobičajene zamke i praktičnu inženjersku mudrost.

Korak 1: Rano odvojiti analogne i digitalne dijelove

1.1 Identificiranje analognih i digitalnih domena

• Pregledajte svoj plan kategoriziraju komponente "Sistem za upravljanje" ili "sistem za upravljanje" koji je sastavljen od:
• U svakom krugu treba napisati funkciju: analogno, digitalno, brz kretanje itd.

1.2 Strateško postavljanje

• Fizički izoliran analogni i digitalni prostor na rasporedu PCB-a.
• U slučaju da je to moguće, radi se o tome da se sustav za upravljanje analognim signalima može koristiti za upravljanje analognim signalima.
• Koristite znakove od svile ili bakra kako biste označili granice, pomagali pri montaži i rješavanju problema.

Korak 2: Odaberite komponente s odgovarajućim sučeljajima

Prilikom integracije različitih podsustava, odabir pravog protokola sučelja poboljšava i performans i integritet signala .

Zajednički sučelja i najbolji slučajevi uporabe

Korak 3: poboljšanje funkcionalnosti ADC-a za precizno mjerenje

3.1 Odaberite pravi ADC za zadatak

• Smatrali glavne specifikacije ADC-a : Rezolucija (12, 16, 24 bita), SNR, THD, najveća brzina uzorkovanja, ulazna impedancija, stabilnost referentnog napona.
• U slučaju da je to moguće, korisnik može koristiti sustav za upravljanje brzinom.

3.2 Obezbediti stabilne satove i izolirati izvore buke

• Koristite oscilatore s niskim drhtanjem. "Predmetni kapacitet" (PVD)
• Fizički izolirati tragove sata od bučnih digitalnih autobusa.
• Odvojite napajanje ADC-a kondenzatorima s niskim ESR-om.

3.3 Čuvajte referentne naponove

• "Sredstva za upravljanje" su:
• Zaštitni prstenovi oko referentnih linija dodatno smanjuju spoj buke.

Korak 4: Dizajniranje učinkovite PCB-up-stack-up

Pažljivo dizajniran Sastavljanje PCB-a to je temelj uspjeha mješovitih signala.

• U slučaju da je to moguće, sustav će se koristiti za upravljanje sustavom za upravljanje brzinom.
• Izbjegavajte razdvajanje zrakoplova pod usmjerenim signalima.
• Održavanje simetrije u hrpi kako bi se smanjio luk/warp i podržala suzbijanje prekrivenog govora.

Korak 5: Primenite učinkovite strategije za oslanjanje na zemlju

• Spojnica u jednoj točki u skladu s člankom 3. stavkom 2.
• U slučaju da je to moguće, potrebno je upotrijebiti čvrste, široke bakrene poli/vlake za putanje na zemljište kako bi se smanjila otpornost i induktivnost.
• Upotrebljavaju oštrohraniteljski tragovi i bakar se uliva oko osjetljivih analognih signala.

Korak 6: Optimizacija distribucije i odvođenja energije

6.1 Koristite posebna napajanja

• Odvojite analogne i digitalne šine. U slučaju da je primjena ovog standarda primjenjiva, primjenjuje se sljedeći standard:
• U slučaju da se radi o proizvodnji električne energije, potrebno je osigurati da se u skladu s tim zahtjevima i u skladu s člankom 6. stavkom 3.

6.2 Odvojeni kondenzatori za filtriranje buke

• "Stražnja" je za snagu koja se može primijeniti na snagu koja je određena u točki (a) ovog podstavka.
• Smanji površinu petlje tako da tragovi od kapi do šipke budu što kraći.

Korak 7: Efektivno usmjeravanje analognih i digitalnih tragova

• Nikada ne prelazi analogične i digitalne tragove održati slojevito, odvojeno smjerovanje.
• Ne smijete voziti brzim stazama preko podloga ili pukotina u zemljištu.
• U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi razinu i veličinu tračnog trača.

Korak 8: Provoditi strategije upravljanja toplinom

• U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi i utvrditi razinu i vrijeme proizvodnje topline.
• Uporaba termalni prozori i posebnih bakrenih zalijeva (termalnih podloga) za povlačenje toplote u unutarnje ili suprotne slojeve.
• Razmislite o prisilnom zraku, toplotnim odlagalicama ili čak ugrađenom bakru ako je gustoća energije visoka.

Korak 9: Sinhronizirati raspodjelu sata u poboljšanju dizajna mješovitih signala

• Razdvojite satove s niskim skretnim tamponima.
• Smatra se da je to samo jedan od razloga zašto je to tako.
• U slučaju da se ne može primijeniti sustav za mjerenje, potrebno je utvrditi razinu i veličinu.

Korak 10: Uvođenje zaštite za upravljanje buku

• Uporaba Faradayovi kavezi , metalnih konzervi za štit ili čvrste bakrene kutije za posebno osjetljive na buku analogne/RF sekcije.
• Zašiti žito kroz žito oko štitnih područja i duž rubova ploče.

Korak 11: Simulacija dizajna višeslojnog PCB-a s mješovitim signalima

• U slučaju da je to moguće, sustav će se koristiti za izračun i izračun podataka.
  • Kontinuitet impedance
  • Dijagram očiju i živčanost
  • Pulsačna napetost
  • Povratna putanja i ranjivosti u prekrivenom slušalici

Korak 12: Pripremite i preuzmite proizvodne datoteke

• Sljedeći članak: debelina bakra , dielektrične konstante, putem vrsta).
• Osigurati upravljanje impedancijom i testna mjesta su jasna u Gerberima.
• Dodajte komentirane reference za zaštitu, preko šavova i toplinskih prolaza.
• Uključiti sveobuhvatnu mrežnu listu i funkcionalni pristup testiranju za obje domene.

6. - Što? Razumijevanje putnica i njihov utjecaj na integritet signala

Vias malene vertikalne veze koje povezuju slojeve u pCB s mješovitim signalima često se zanemaruju kao krivac siromaštva integritet signala - Što? Međutim, kako se brzine sata pomeraju preko stotina MHz ili čak u opseg GHz, struktura preko ima sve dramatičniji učinak na sve, od impedance prijenosne linije do prekrivenog razgovora i odbijanja na tlu. Za robusnu brzu ili analognu izvedbu, razumijevanje i optimizacija putem karakteristika su ključni.

Vrste putnica i njihova uloga u mješovitim signalima

Vijeci dolaze u različitim formatima, svatko s specifičnim utjecajima na kvalitetu signala:

Uticaj indukcije i kapaciteta

Na tipičnom visokobrzi PCB , induktivnost i sredstva za upravljanje zajedno poznate kao parazitski elementi neželjeni nuspojave koji iskrivljavaju signale brze ivice. Ovi učinci su posebno problematični u upravljana impedancija "Sistem za upravljanje" je sustav za upravljanje sustavom za upravljanje energijom koji se koristi za upravljanje energijom.

Glavni učinci:

• Induktivnost parazita uzroke:
  • Sporije ivice, visokončano otvaranje
  • Odraz, prekoračenje signala i zvonjenje
• Kapacitet parazita uzroke:
  • Lokalni pad impedance, distorzija na brzim rubovima
  • Povećana prekrivena zvučna frekvencija između putnih kanala ili susjednih ravnica

Primjer: 10 Gbps podatkovna linija

U slučaju da je to moguće, radi se o "specifičnoj" frekvenciji koja je određena za određenu vrstu signala. Uklanjanje ili skraćivanje tog stuba (preko povratnog bušenja ili korištenja slijepih mikrocija) vraća amplitudu signala, širinu oka i vremenski nered natrag u specifikacije.

Strategije za optimizaciju signala i integritet signala

Optimizacija korištenja jedna je od najvažnijih odluka u PCB-ovima visoke brzine i mješovitih signala. Evo nekoliko najboljih praksi:

• Minimiziraj preko brojanja u skladu s člankom 6. stavkom 2.
• Koristite mikro-vodice u slučaju da je to moguće, radije se upotrebljavaju kratke slijepe putanje nego duge prolazne putanje na frekvencijskim kanalima u frekvenciji GHz+.
• Izbjegavajte preko stubs :

• • Ako je moguće, upotrebljavajte povratno bušenje za uklanjanje viška preko bačve ispod aktivnog sloja.
  • Ili ograničite preko prijelaza na sloj-na-sloj bez siročastog repa.

• Optimizacija putem plasiranja :

• • Održavajte simetriju u diferencijalnim parovima.
  • U slučaju da se ne primjenjuje sustav za upravljanje brzinom, sustav za upravljanje brzinom mora biti u skladu s člankom 6. stavkom 3.

• Udaljenost od kopnene razine za digitalne i mješovite signale uvijek postavite prizemnu propusnicu u blizini svakog propusnog signala, smanjiti rizik od zračenja EMI-a.

Tabela: Vodičima za optimizaciju

U pogledu razine aspekta razmatranja za proizvodljivost i SI

Omjer aspekta (iz dubine rupe do promjera) utječe na proizvodnju i kvalitetu signala. Visoki omjer dimenzija čine obloženje nepouzdanim (rizici praznina ili otvorenih bačvi) i podižu se putem impedance, posebno u HDI dizajnima.

• Preporučeni omjer slike: u slučaju da je to potrebno, u slučaju da je to potrebno, potrebno je utvrditi:
• Primjer uporabe: Za PCB debljine 1,6 mm, najmanje 0,16 mm (6,3 mil) putem bušenja dopušta sigurnu obloge

Primjer slučaja SI: Mikrovia vs. kroz-rupu na brzi serijski

Telekomunikacijski dizajner koji je integrirao 12-slojni mješovit signal zamenio je starim prolaznim vijama na SerDes paru od 6,25 Gbps s back-drilled slijepim mikrovijama. Jitter očnog dijagrama pao je za 31%, prekriven govor (na 5 GHz) prepolovljen, a dizajn je prošao prvo kolo EMI testiranja dokazujući izravnu korist SI-a od moderne strategije.

Izvješće o najboljoj praksi

• Izbor na temelju vrsta i struktura integritet signala zahtjeva, proizvodnji i gomilanju ploča.
• Simulacija (upotrebom Ansys SIwave, HyperLynx ili Altiums SI alata) bilo kojeg rizika putem spajanja, rezonancije ili refleksije, posebno na linijama iznad 500 Mbps ili kritičnih analognih signala.
• U svakom slučaju, potrebno je osigurati da se u skladu s zahtjevima za sustavom SI uvijek uravnoteže povratne informacije o DFM-u od proizvođača PCB-a za pouzdane konstrukcije.

- Sedam. U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Pravilno dizajniran ravni spoj je tihi čuvar integriteta signala u svakom visokoj performansi pCB s mješovitim signalima - Što? Kako digitalne brzine rastu i analogna preciznost raste, zemaljski sustav postaje kritična povratna putanja za svaki signal, štit protiv EMI-a i referenca zero-volt za sva analogna i digitalna mjerenja. Ipak, suptilne pogreške u rasporedu tla mogu tiho sabotirati čak i najmodernije projekte.

Uloga prizemnih ravnica u PCB-ovima s mješovitim signalima

U oba analogni PCB i digitalni PCB u slučaju podsistema, prizemna ravnica služi tri osnovne funkcije:

• Put povratka signala: Osigurava niske impedanse, izravne rute između izvora i opterećenja za digitalne i osjetljive analogne signale velike brzine.
• Supresija EMI: Obezbeđuje kontinuirani štit koji apsorbira i sadrži zračene emisije, ograničavajući i unutarnji prekidač i vanjski interferencijski prikup.
• Referentna stabilnost: U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, prijenos energije iz sustava za upravljanje energijom u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka može se upotrebljavati za proizvodnju električne energije.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

1. za Koristite čvrstu, nepromjenjenu podlogu

• Sljedeći članak:
• Izbjegavajte rezanje, razdvajanje ili segmentaciju ovog aviona pod signalnim tragovima.
  • Činjenica: Svaki otvor ili prekid u prizemnoj ravni pod brzim tragom vraća struje na zaobilaz, dramatično povećavajući područje petlje, EMI i osjetljivost na buku.
• Postavite brza i visoko-razlučivana analogna kola neposredno iznad njihove referentne baze, skraćivanje povratnih petlja i smanjenje parazitske induktivnosti.

2. - Što? Razdvojite analogne i digitalne podloges disciplinom

• Za mnoge PCB-ove s mješovitim signalima, pametno je logicno (ne uvijek fizički) odvojene analogne i digitalne podloge, spajajući ih na jednom mjestu zvezda često izravno u ADC-u ili DAC-u. To sprečava bučne digitalne povratne podatke iz onečišćenih analognih referenci.
• Koristite fizičke podjele samo ako je potrebno u slučaju da je to potrebno, sustav će se uvijek koristiti za upravljanje brzinom.
• U slučaju da se radi o analognim ili digitalnim uzorcima, ne smiju se koristiti analogne ili digitalne uzorke.

3. Slijedi sljedeće: Stikni podloge s vijama

• Uporaba putem šivanja u blizini brzih signala. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "sredstva za upravljanje emisijama" uključuju:
• U slučaju parova s diferencijalnim ili brzim strujnim presjekom, osigurati da postoje prizemne putnice koje obrušuju signalne putnice za pravilno vođenje povratne struje.

4. - Što? U slučaju da je primjena u sustavu primjene ograničena, to znači da je primjena ograničena.

• U slučaju da se PCB-ovi s više slojeva (npr. 4, 6 ili više slojeva) koriste za proizvodnju PCB-a, oni bi uvijek trebali imati više od jedne prizemne ravni za povratni tok s niskom impedancom i dodatnu zaštitu. Razmotrimo zemlja-sandvič pristupe s dvije zemaljske ravan koje poprijeko signalni sloj.
• Primjer za ukrcavanje:  
  • Sloj 2: čvrsta osnova za digitalne
  • U skladu s člankom 4. stavkom 3.
  • U slučaju da je to potrebno za proizvodnju električne energije, u skladu s člankom 6. stavkom 3. točkom (a) ovog Pravilnika, radi se o proizvodnji električne energije koja se upotrebljava za proizvodnju električne energije.

Praktične smjernice za površinu površine

8. - Što? U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Dizajniranje za robusnu integritet moći (PI) nije samo o isporuci napona vašim uređajima, već o osiguravanju da svaki osjetljiv analogni front-end, svaki brzi digitalni signal i svaki precizni pretvarač uvijek primaju stabilnu napajanje bez buke pod svim uvjetima stvarnog opterećenja. S obzirom na to da je to primjenljivo na proizvodnju električnih goriva, distribucija struja strategije su jednako kritične za integritet signala kao kontrola uzemljenja i impedance.

Zašto je u PCB-ovima s mješovitim signalima važan integritet napajanja

Glasno ili slabo sredstva za upravljanje energijom može potkopati najbolji analogni ili digitalni raspored. Razmotrimo sljedeće:

• Naprava val može pariti direktno u Integriranje ADC-a , smanjujući učinkovitu rezoluciju i SNR, i uzrokujući nered na interfejsima s satom.
• Prolazne padove (zemlje potone) od brze digitalne prebacivanje stvoriti odbijanje od tla ili cross-talk, koje analogna kola mogu pojačati ili demodulirati.
• Nedovoljno odvojne kondenzatore ili loše postavljeni masovni kondenzatori mogu dopustiti da se naponovi osciliraju ili zvone, potencijalno narušavajući logika stanja i čitanja senzora.

Strategije za proizvodnju čiste energije

1. za Odvojene analogne i digitalne snage

• U slučaju da je to moguće, upotrebljavajte analoge i digitalne tračnice. Podržavaju analognu domenu od linijskih regulatora s niskom buku, dok visokoefikasni priključnici mogu služiti digitalnim domenima.
• Za kritične senzore ili ADC-ove visoke rezolucije dodati dodatni analogni filtar za napajanje (LC ili feritna zrna + kondenzator).
• "Postojanje" je "stvarna" struktura ili "stvarna" struktura.

2. - Što? U slučaju da se primjenjuje metoda PDN-a, primjenjuje se metoda PDN-a.

• Definirajte i simulirajte svoj PDN s PDN analizator za potrebe ovog programa, u skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2.
• U slučaju da se za svaki trag utvrdi cilj impedance (Z_target), za svaki se trag treba utvrditi cilj impedance (Z_target). Za modernu logiku (1.2V, 1.8V, 3.3V željeznice), to može biti niže od 1020 mΩ za visoke strujne staze.

3. Slijedi sljedeće: Uređenje kondenzatora za razdvajanje na slojeve

• "Predmet" za "izračunavanje" je "izračunavanje" ili "izračunavanje" za "izračunavanje" ili "izračunavanje" "izračunavanja" ili "izračunavanja" "izračunavanja" ili "izračunavanja" "izračunavanja" ili "izračunavanja
• "Sredstva za upravljanje" su:
• Za brze digitalne IC-ove (FPGA, MCU, DDR) upotrebljavajte dodatno lokalno odvojenje kako bi se smanjila buka istodobnog prekida (SSO).

Primjer: Tabela kondenzatora za odvajanje od spoja za PCB s mješovitim signalima

4. - Što? Smanjenje impedance i rezonancije pogonskog aviona

• Za potrebe ovog članka, za sve vrste vozila, za koje se primjenjuje preskusna metoda za izračun brzine, primjenjuje se sljedeći postupak:
• Držite oblik aviona jednostavan i nepromjenjen. U slučaju da se ne može primijeniti, potrebno je izmijeniti metodologiju za izračun.
• U slučaju da je to moguće, potrebno je provesti i provjeriti da je to moguće.
• U slučaju da je moguće, izbjegavajte prekrivanje signala visoke brzine preko bučnih ili podijeljenih zrakoplova.

- Pet. Feritne zrne, LC filteri i izolacija

• "Predmet" je za proizvodnju električne energije od energije iz goriva ili goriva.
• U slučaju da je to moguće, potrebno je upotrijebiti LC Pi mrežne filtere za ultra nisko-zglasne ADC šine ili uzbuđenje senzora.

U slučaju: fiksiranje buke ADC-a u ploči s mješovitim signalima

Industrijski IoT senzorni modul pokazao je nasumične skokove u analognim odčitcima kada je bežični prijemnik pokrenuo brzi prijenos podataka. PDN analiza otkrila je da se visoke struje prekidača povezuju kroz zajedničku 3,3-V tračnicu, što utječe na referenciju ADC-a. Nakon dodavanja feritne perle, dodatnog lokalnog odvajanja i odvajanja analognog VREF-a od digitalnog VCC-a, ADC SNR-a poboljšao se za 22 dB i vrhovi buke potpuno nestali.

9. - Što? Dizajn za proizvodnju i suradnju s proizvođačima

Bez obzira koliko sofisticiran vaš pCB s mješovitim signalima kako ste detaljno dizajnirali integritet signala u slučaju da se ne uspije napraviti simulacije, uspjeh vaše ploče u konačnici ovisi o tome koliko je dobro može biti izgrađena, testirana i sastavljena od strane proizvođača kojeg ste odabrali. Dizajn za proizvodnju (DFM) i umjetnost suradnje s proizvođačima PCB-a osigurava da se sve vaše ambicije SI-a neprekidno pretvore u stvarnu, pouzdanu hardver.

Zašto je DFM ključan za uspjeh PCB-a i SI-a s mješovitim signalima

Moderne PCB-ove s mješovitim signalima često koriste komponente s finim tonom, HDI-ove, preciznu kontrolu impedance, gusto preko mreža i zahtjevne rasporede snage / zemlje. Ako vaš dizajn ne donosi visokokvalitetne konstrukcije u razmjeru ili rutinski zahtijeva prepracu zbog neproizvodnih karakteristika, svi vaši napori za integritet signala su uzaludni.

U skladu s člankom 3. stavkom 2.

1. za Uloženi materijali i dostupnost materijala

• Provjerite planirano PCB stacking-up s svojim dobavljačem prije postavljanja zaključavanja pitaj se o broju slojeva koji se mogu postići, minimalnoj dielektričnoj debljini i težini bakra.
• Koristite materijale iz fabrike (FR-4, Rogers, laminati s niskim gubitkom) koji ispunjavaju vaše ciljeve SI-a za kontroliranu impedansu, nisku preslušanje i visoku izolaciju.
• U slučaju da se ne primjenjuje, sustav će se koristiti za upravljanje brzinom.

2. - Što? Kroz vrste, omjer dimenzija i ograničenja bušenja

• Podijelite svoje projekte putem zahtjeva (preko-rupe, microvia, slijepa / zakopana) i osigurati svoj dizajn odgovara fab mogućnosti.
• U slučaju izravnih otvora, primjenjuje se odnos dimenzija ≤ 10:1 ili za HDI primjenjuje se mikrovia u razmacima/slagalima.
• U slučaju da je to potrebno za SI, potrebno je smanjiti posebnu obradu (npr. stubove za povratno bušenje), jer to povećava troškove i može smanjiti prinos.

3. Slijedi sljedeće: Kontrola impedanceOd simulacije do stvarnosti

• Objavite ciljne impedanse. za sve prenosne linije (50 Ω, 100 Ω razlike itd.) i upućujte se na svoju geometriju postavljanja u svojim fab bilješkama.
• Tražite kupone za testiranje ili provjere impedance u procesu provjere da li će kritične mreže ispunjavati specifikacije.
• Potvrditi mogućnosti Fab za precizno etsing, plating, i dielektrične kontrole.

4. - Što? U slučaju da se ne primjenjuje, ispitni postupak se može provesti na temelju sljedećih metoda:

• U slučaju da se ne primjenjuje presjek, ispitni sustav može se koristiti za utvrđivanje vrijednosti.
  • Za osjetljive analoge i tragove snage, razmislite o korištenju bakra ≥ 1 oz/ft2 za robusni PI i nizak pad napona.
• U slučaju da se ne primjenjuje, u slučaju da se ne primjenjuje, potrebno je osigurati da se u skladu s zahtjevima proizvođača ne primjenjuje nijedan od sljedećih:
• U skladu s člankom 3. stavkom 1. ovog Pravilnika, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji električne energije, potrebno je utvrditi minimalne razine za upotrebu u proizvodnji električne energije.

- Pet. Svrha i cilj

• Uključite testne točke na analognim i digitalnim čvorovima; surađujte s svojim sastavnikom kako biste provjerili mogu li uređaji doći do svih kritičnih mreža bez susreta s visokim komponentama, spojevima ili konzervama štitova.
• Dizajn za testiranje u krugu i funkcionalno testiranjete mogućnosti često otkrivaju SI ili kvarove sastava.

Učinkovita suradnja s proizvođačima PCB-a

• Podijelite rano i često: Pružite stack-up, impedancije ciljeve, ključne rasporede, i gustoće karte svom proizvođaču čim je to moguće.
• Zahtjev za pregled DFM-a: U slučaju da se ne može osigurati da se ne može koristiti električna energija, potrebno je osigurati da se ne može upotrebljavati električna energija.
• Pitaj o procesima s dodanom vrijednošću: U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 proizvođači mogu koristiti sustav za simulaciju SI-a.
• Zajedno pregledajte povratne informacije o prototipu: Proučavanje prvog članka zajedno za defekte lemova, neočekivanu kapacitetu/induktantnost ili SI/EMI vruće točke i ponavljanje prema potrebi prije povećanja.

Službeni popis

Primjer iz stvarnog svijeta: Osiguravanje proizvodnih prinosa pomoću DFM-a

Bežični IoT čvorište s 10-lošastimi PCB-om s mješovitim signalima nije uspjelo na impedansnom testu na svojim diferencijalnim USB linijama tijekom prvog proizvodnog trka. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji sadrže Dk-dioksid, primjenjuje se sljedeći standard: U suradnji s proizvođačem, provjeravanjem svih materijala i dodavanjem dokumentacije u Gerberovim datotekama, dizajn je prošao i SI i EMI/EMC testove u sljedećoj seriji, pružajući 100% prinosa.

- Deset. U slučaju da se PCB-ovi s mješovitim signalima ne koriste, mora se utvrditi da su oni u skladu s zahtjevima iz članka 4. stavka 2.

Iznenađenje je posljednja zaštita za pCB s mješovitim signalima kvaliteta I integritet signala - Što? Čak i najmirno dizajnirane ploče mogu imati proizvodne nedostatke, probleme sa SI-om ili nepredviđene ranjivosti u stvarnom svijetu. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. ovog članka, za proizvod se može koristiti i sustav za provjeru kvalitete proizvoda.

Zašto je kritično sveobuhvatno ispitivanje

PCB-ovi s mješovitim signalima jedinstveno integriraju analognu osjetljivost i brzu digitalnu prekidačost, stvarajući testno okruženje u kojem čak i manje smetnje ili parazitski učinci mogu izazvati kvarove na razini sustava. Neotkriveni problemi poput odbijanja od zemlje, promjena snage ili trzanja sata mogu narušiti mjesečne napore na projektiranju i potkopati robusnost polja.

U slučaju da se za PCB-ove s mješovitim signalima primjenjuje druga metoda, to se može učiniti na temelju sljedećih uvjeta:

1. za Sljedeći članak

• Namjena: Validira da analogna i digitalna kola djeluju prema specifikacijama dizajna.
• Metode:  
  • Uređivanje poznatih analognih signala i provjeravanje funkcije prijenosa ADC/DAC za linearnost, SNR i THD.
  • Koristite analizatore logike i testere protokola za provjeru digitalnih autobusova (SPI, I2C, CAN, USB, HDMI) za ispravno vrijeme, prijenose bez grešaka i sukladnost s protokolima.
  • Upotreba uzoraka za vraćanje i rutine firmvera za samoprovjeru za inicijalizaciju na razini ploče.

2. - Što? U slučaju da se ne provjeri,

• Namjena: U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, sustav za identifikaciju i identifikaciju podataka za upotrebu u sustavu za identifikaciju podataka za upotrebu u sustavu za identifikaciju podataka za upotrebu u sustavu za identifikaciju podataka za upotrebu u sustavu za identifikaciju podataka za upotrebu u sustavu za identifikaciju podataka za upotrebu
• Metode:  
  • "Sistem za upravljanje" ili "sistem za upravljanje" koji je opremljen ili osposobljen za:
  • U slučaju da se primjenjuje primjena ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 1.
  • U slučaju da se radi o simulaciji vibracija i udaraca, potrebno je utvrditi mogućnost odlaska signala, odbijanja na zemlju ili problema s SI-om povezanih s priključkom.

3. Slijedi sljedeće: U skladu s člankom 6. stavkom 2.

• Namjena: U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, proizvođač mora osigurati da se u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, proizvodnja električne energije u skladu s člankom 3. točkom (a
• Metode:  
  • Radijacije: skeniranje ploče u anehoknoj komori za mjerenje EMI-a od bučnih satova, brzih podatkovnih linija i domena napajanja.
  • U slučaju da se radi o emisijama koje se mogu pojaviti u struji, potrebno je utvrditi da je struja u struji u skladu s tim kriterijem.
  • U slučaju da se radi o ispitivanju imunosti, testiranje se provodi na temelju podataka iz točke (a) točke (a) točke (b) točke (c) točke (d) točke (e) točke (e) točke (e) točke (f) točke (e) točke (e) točke (e) točke (e) točke (e) točke

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

• Planiranje ispitnih točaka u rasporedu: Uključiti analogni i digitalni pristup testiranju osiguravajući neurazdvojena područja za mjerenje osciloskopom, logičkom sondom ili RF-om.
• Sljedeći članak: Validirajte kritične mreže u virtuelnom prototipi prije nego što se obavežete na hardver.
• Prototyp, debug i dokument: U slučaju da se primjenjuje metoda za utvrđivanje vrijednosti, potrebno je utvrditi razinu i razinu razlike u vrijednosti.
• U skladu s člankom 6. stavkom 2. Čak i proizvodi bez ocjene imaju koristi od EMI/EMC testiranja, koje često otkrivaju neočekivane probleme SI-a uzrokovane nedostatcima rasporeda, uzemljenja ili štitnje.
• Pratite tijekom početnog raspoređivanja: Vraćanje povratnih informacija iz stvarnog svijeta je neprocjenjivo za kontinuiranu validaciju SI-a, posebno kada aplikacije uključuju promjenu okruženja.