Signalintegrität &PCB

Signalintegrität

Ein wichtiges Thema bei den Layoutrichtlinien für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten ist die Signalintegrität. Der Verlust der Signalintegrität bei PCB-Einheiten ist seit langem ein anhaltendes Problem, daher ist es wichtig, Überlegungen zur Signalintegrität beim PCB-Layout bei der Herstellung, dem Verkauf oder dem Kauf von Leiterplatten zu berücksichtigen.

Signalintegritätsprobleme und Leiterplatten

Häufigkeit

Bei niedrigen Frequenzen sollten Sie keine größeren Probleme mit der Signalintegrität haben. Mit zunehmender Signalgeschwindigkeit erhalten Sie jedoch höhere Frequenzen, die sowohl die analogen als auch die digitalen Eigenschaften des Systems beeinflussen können. Bei höheren Frequenzen können Reflexionen, Masseprellen, Übersprechen und Klingeln auftreten, die die Integrität Ihres Signals ernsthaft beeinträchtigen können.

Wenn Sie mit höheren Frequenzen rechnen, müssen Sie die Übertragungsleitungseffekte auf die E/A-Signalisierung in Ihrem Platinendesign berücksichtigen.

Geschwindigkeit

Natürlich müssen Sie die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Frequenz im Auge behalten. Niedrigere Geschwindigkeiten bedeuten niedrigere Frequenzen und weniger Signalübertragungsprobleme, während höhere Geschwindigkeiten höhere Frequenzen und die damit verbundenen Probleme bedeuten.

Länge

Ein weiterer Aspekt, der bei der Übertragung und Signalintegrität zu berücksichtigen ist, ist die Länge des Übertragungsmediums. Je länger das Übertragungsmedium, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Signalverlusten kommt.

Glücklicherweise kann diesen und den meisten anderen Signalintegritätsproblemen durch ein hochwertiges Design entgegengewirkt werden und indem einige grundlegende Layout-Richtlinien beim Design Ihrer Leiterplatten berücksichtigt werden.

Überlegungen zum PCB-Layout der Hauptsignalintegrität

Umfangreiche Untersuchungen wurden durchgeführt, um Übertragungsleitungen am besten so zu gestalten, dass Hochgeschwindigkeitssignale mit maximaler Effizienz übertragen werden können. Um potenzielle Probleme mit der Signalintegrität und anderen Übertragungsproblemen zu reduzieren, ist es wichtig sicherzustellen, dass Ihr PCB-Lieferant Boards mit einem starken Design liefert.

Nachfolgend finden Sie einige der Richtlinien, die von vielen verschiedenen Quellen, wie z. B. Texas Instruments, veröffentlicht wurden und sich mit Hochgeschwindigkeitssignalen wie Taktsignalen und deren Routing befassen und Designern einen Überblick über die wichtigen Zusammenhänge geben. Da sich viele Dinge auf Übertragungsleitungen auswirken können, können EMI-Probleme auftreten. Um diese Probleme zu reduzieren, ist ein gutes PCB-Design wichtig – und mit einigen einfachen Designregeln kann der PCB-Designer diese Probleme minimieren.

Wenn Sie sich Ihren PCBs nähern, sollte der Designer damit beginnen, einige grundlegende Fragen zu stellen, darunter:

• Gibt es empfindliche Signale und erfordern diese empfindlichen Signale eine Streifenleitung oder ist ein Mikrostreifen ausreichend?
• Wie hoch ist die Frequenz und wie schnell kann das System werden?
• Was sind die elektrischen Spezifikationen an Ein- und Ausgängen von Senken und Quellen?
• Wie viele verschiedene Versorgungsspannungen gibt es und benötigen sie jeweils eine eigene Stromversorgungsebene?
• Was sind die Mindestbreiten, -abstände und -höhen für die Spuren und wie groß ist der Mindestabstand zwischen den Schichten?
• Gibt es Verbindungen zwischen mindestens zwei unabhängigen funktionellen Gruppen?
• Was sind die Via-Anforderungen? Sind Blind- und/oder Buried Vias möglich?

Überlegungen zum Aufbau von Leiterplatten

Bei Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten sollten Sie sicherstellen, dass Sie Multilayer mit vergrabenen Masse- und Stromversorgungsebenen haben. Um die Erdungs- und Stromverbindungen des Geräts kurz zu halten, um die Übertragungslänge und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern zu reduzieren, können massive Kupferebenen sehr nützlich sein, und die Erdungsebene bietet Rückpfade mit niedriger Induktivität für Ihre Hochgeschwindigkeitssignale.

Millennium Circuits Limited, ein führender Experte für die Lieferung von Leiterplatten, kann Ihnen Leiterplatten liefern, die für eine Hochgeschwindigkeitsübertragung mit reduziertem Signalintegritätsverlust ausgelegt sind, und kann Ihnen dabei helfen, zu bestimmen, welche Komponentenpakete für Ihre Geschäftsanforderungen am besten geeignet sind. P>

Tipps zur PCB-Signalintegrität

Hier sind ein paar weitere Tipps, die Sie beim Design effizienter Leiterplatten beachten sollten:

• Rechte Winkel: Vermeiden Sie rechte Winkel in Ihren Leiterbahnen, da sie die Kapazität in diesem Bereich erhöhen, was zu Impedanzänderungen und Reflexionen führt. 45-Grad-Winkel sind besser und runde Biegungen sind ideal.
• Durchkontaktierungen: Obwohl Vias für Routings von entscheidender Bedeutung sein können, fügen sie Induktivität und Kapazität hinzu und führen zu Reflexionen. Sie erhöhen auch die Leiterbahnlänge, verwenden Sie sie also sparsam und vermeiden Sie Durchkontaktierungen in differentiellen Leiterbahnen.
• Signaltrennung: Halten Sie Ihre Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitssignale voneinander getrennt. Trennen Sie auch Ihre digitalen und analogen Signale. Leiten Sie Signale im 90-Grad-Winkel zueinander, um Übersprechen zu minimieren.

PCB-Laminatauswahl

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist Laminat. Obwohl FR4-Leiterplattenlaminat aufgrund seiner Kosteneffizienz eine gängige Wahl ist, kann es die Integrität des digitalen Signals bei höheren Geschwindigkeiten beeinträchtigen.

Für höhere Frequenzen sollten Sie ein Hochgeschwindigkeitslaminat wie Rogers RO4350 in Betracht ziehen. Diese Laminate haben bessere Eigenschaften für höhere Frequenzen und machen es Ihnen leichter, Ihr Designziel zu erreichen. Der Nachteil ist, dass diese Art von Laminat erheblich teurer ist.

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