Tips dan Taktik Perutean PCB (Papan Sirkuit Cetak) dan Taktik

1. Pendahuluan

PCB adalah papan sirkuit tercetak. PCB adalah bagian dari kehidupan kita sehari-hari; Komputer, ponsel, kalkulator, jam tangan, dan setiap komponen listrik yang berinteraksi dengan kita setiap hari.

Artikel ini ditujukan untuk para profesional yang terbiasa dengan desain perangkat keras dan memiliki latar belakang desain PCB.

2. Membentuk PCB

Bentuk paling umum untuk PCB adalah persegi panjang. Banyak orang juga lebih suka memiliki sudut membulat, karena ini adalah kemungkinan retak pantai. Bentuk PCB tergantung pada di mana Anda akan meletakkan papan dan apa persyaratan mekanis Anda (kotak terakhir tempat produk ditempatkan).

Biasanya, ada 4 lubang besar di papan, masing-masing lubang di satu sudut. Lubang-lubang tersebut digunakan untuk menahan papan di tempatnya menggunakan tambalan atau dudukan PCB. Diameternya lebih dari 2 milimeter, dan dilapisi.

3. Berapa banyak Layers yang digunakan?

Sekarang kita sampai ke langkah berikutnya, berapa banyak lapisan yang harus kita gunakan? Ini sangat tergantung pada frekuensi maksimum yang digunakan dalam desain, karena banyak komponen yang Anda miliki, apakah Anda memiliki komponen ball-grid-array atau tidak, dan yang paling penting, seperti desain Anda.

untuk sistem yang berjalan hingga 80MHz, biasanya & # 39; Ada baiknya menggunakan 2 Layers, jadi Anda harus bisa membuat rute begitu. Mempertimbangkan Sertifikasi CE dan peraturan FCC. Sebagian besar dari peristiwa ini memerlukan maksimum -130 dbm emisi di radio publik (FM 80-108hz). Ini bisa bermasalah jika Anda menggunakan jam arus tinggi yang beroperasi antara 40-80 MHz (harmonik kedua adalah antara 80-160 MHz, yang dapat dengan mudah mempengaruhi aturan).

Untuk sistem yang berjalan di atas 80 MHz, sangat penting untuk mempertimbangkan menggunakan lebih banyak lapisan, (4 adalah contoh yang baik).

Ada dua taktik 4-lapisan: [19659012] Lapisan atas dan bawah dapat berupa ground dan power plane. Lapisan perangkat digunakan untuk rooting.

  • Lapisan atas dan bawah digunakan untuk sinyal, lapisan sedang digunakan untuk pesawat
  • Metode pertama memiliki kualitas sinyal yang sangat baik, karena sinyal diapit di antara dua bidang daya, dan sebagai hasilnya, Akan memiliki emisi minimum.

    Metode kedua dapat membuat perutean menjadi mudah, karena Anda tidak perlu melalui (akses interkoneksi vertikal) untuk setiap pin, karena pin berada pada lapisan sinyal yang sama. Lebih jauh, pesawat internal dapat memiliki beberapa pulau, untuk memenuhi semua kebutuhan daya Anda, mengurangi bahkan lebih jauh. Tetapi metode ini bisa sangat rumit, dan itu

    sangat penting untuk tidak mematahkan proyeksi daya di bawah sinyal kecepatan tinggi, karena dapat menghasilkan loop jalur balik, membuat emisi yang tidak diinginkan lebih mungkin terjadi . .

    Gunakan lebih banyak Layers hasil permanen dalam kualitas produk yang lebih baik, tetapi itu akan membuatnya lebih mahal untuk dikembangkan, terutama pada tahap prototyping. (Perbedaan antara 2 Layers prototipe dan 4-6 Layers dapat setinggi beberapa ratus dolar). Metode enam-lapisan, + hampir ideal. Gunakan lapisan atas dan bawah sebagai bidang daya dan lapisan internal untuk rooting dapat mencegah emisi, meningkatkan ketahanan terhadap kebisingan dan secara dramatis mengurangi upaya desain, karena ada lebih banyak lapisan yang digunakan untuk rooting. Pencocokan impedansi dapat dilakukan dengan mudah, dan kami akan membahas bagian untuk sinyal kecepatan tinggi.

    4. Layers Arrangement Arrangement Layers

    Pada titik ini, saya menganggap Anda berurusan dengan sistem kecepatan tinggi yang memiliki SSTL, HSTL, LVDs, RSDs, GTL +, TTL kecepatan tinggi, dan lainnya. Interkoneksi berkecepatan tinggi (USB HS, 2.5Gbps PCI-Express, dll.) Rute-rute ini memerlukan pertimbangan khusus. Garis-garis ini memerlukan pencocokan impedansi, bagi banyak pemula, ini bisa menjadi istilah yang mempertanyakan, perbedaan antara impedansi Dan ketahanannya luar biasa, dan jika Anda membutuhkan perlawanan, Anda dapat dengan mudah menggunakan istirahat Pencocokan impedansi, di sisi lain, tidak ada hubungannya dengan resistor, itu tergantung pada lebar lintasan, bagian bawah pesawat listrik, apakah itu strip-line ( Dikelilingi antara dua pesawat listrik atau Ustrip (yang memiliki pesawat listrik di bawahnya, tetapi sisi lainnya bebas, seperti di Twin taxi taksi Egypt Bottomslayer).

    Untuk mencapai impedansi tertentu di trek, Anda harus hati-hati memilih parameternya . Gunakan kalkulator impedansi (cari Google) untuk menemukan nilai yang benar untuk lebar, tinggi di atas bidang, dan ketebalan lapisan logam, untuk mencapai impedansi yang diinginkan (biasanya 50 atau 75 ohm).

    Harap diperhatikan bahwa koneksi impedansi tidak cocok (terutama pada RF, USB berkecepatan tinggi, SATA atau PCI-Express, dan jalur memori seperti SSTL atau HSTL), dan membuat papan gagal tanpa alasan yang jelas. . Ini akan memaksa Anda untuk pergi ke prototipe berikutnya, tanpa pernah menemukan prototipe pertama yang pergi. 5. Perencanaan Daya.

    Power Islands adalah salah satu faktor terpenting pada desain digital berkecepatan tinggi. FPGA atau papan prosesor kecepatan tinggi dengan perencanaan daya in-power bisa sangat tidak stabil. Pada hari-hari awal, Anda dapat merutekan trek listrik sedikit lagi seperti truk sinyal, dan memperlakukannya sebagai koneksi normal. Hari ini, ceritanya berbeda.

    Jika Anda menggunakan phpgas atau prosesor kecepatan tinggi, Anda harus tahu bahwa sejumlah besar sandal jepit sedang berganti setiap saat di sistem Anda. Perpindahan mereka menyebabkan sejumlah besar arus bolak-balik melalui power dan ground pin mereka. Pin ground dalam hal ini dapat membuat ground-bouncing jika jumlah arus (dan terutama laju mati) tinggi. Saya harus mengingatkan Anda tentang V = L on / dt yang terkenal (delta-voltage sama dengan induktansi X current rate). Jika Anda menggunakan trek (misalnya) untuk merutekan sinyal pentanahan, Anda akan memiliki voltase yang berbeda di setiap sisi trek. Akan sangat aneh memiliki + 0,5V di satu sisi tanah Anda dan -1w di sisi lain.

    Ini akan menyebabkan kegagalan sistem total. Saya ingat mengalami masalah ini di masa-masa awal, yang memaksa saya mempertanyakan bahkan aturan fisik dasar yang saya tahu. Menemukan bug ini mungkin sulit, dan bahkan jika ditemukan, Anda tidak punya pilihan selain membuat prototipe lain.

    Aturan yang sama berlaku untuk power-flat two. Jika Anda tidak menggunakan pesawat terbang, atau pulau-pulau besar, Anda dapat dengan mudah menjatuhkan tetesan pada trek tertentu untuk mendukung voltase daya Anda. Menggunakan lebih banyak kapasitor decoupling sangat disarankan untuk prosesor / FPGA kecepatan tinggi dan bertenaga tinggi, di dekat saluran listrik mereka.

    Bagian RF, dan bagian switching catu daya, perlu perawatan khusus untuk pesawat ground mereka. Pulau-pulau mereka harus diisolasi dari sistem pesawat Bumi dan harus memiliki trek yang menghubungkan pulau Anda yang beralih ke tanah (jalurnya harus cukup besar untuk memiliki ketahanan DC nol seumur hidup, tetapi tidak lebih). Ini karena peralihan dan bagian RF dapat membuat gelombang permukaan tanah yang dapat membumikan ground-jump sistem Anda. Anda dapat mencari di Google untuk subjek ini jika Anda membutuhkan penjelasan lebih lanjut.

    6. Sinyal diferensial berkecepatan tinggi

    Desain Todays selalu memiliki koneksi diferensial berkecepatan tinggi. Contohnya termasuk PCI Express, USB Berkecepatan Tinggi dan SATA. Untuk jalur, terapkan aturan tertentu:

    1. Tidak ada bidang tanah yang harus dibagi di bawah koneksi ini. Impedansi mereka harus dicocokkan secara hati-hati. Seharusnya tidak ada perbedaan panjang lebih dari 2 milimeter untuk setiap koneksi.
    2. Koneksi harus menjaga jarak yang sama antara satu sama lain hingga mencapai tujuan.
    3. Seharusnya tidak ada sudut tajam. Hindari 45 derajat atau 90 derajat. Ini dapat menyebabkan kopling kapasitif yang tidak diinginkan, atau dapat menyebabkan antena kecil untuk beroperasi.
    4. Jauhkan semua sinyal lain dari saluran. Saya merekomendasikan pemisahan minimal 5 milimeter. Ini akan mengurangi pembicaraan silang.

    Saya sarankan menggunakan strip-line untuk koneksi ini. Tetapi sekali lagi, banyak strip mikro akan baik-baik saja.

    7. Koneksi ujung tunggal berkecepatan tinggi

    Berurusan dengan koneksi ujung tunggal berkecepatan tinggi bisa jadi menantang. Karena mereka bukan jalur diferensial, tidak ada derau di saluran yang akan memengaruhi statusnya dan akan menyebabkan kegagalan sistem. HSTL, STL dan GTL, + adalah contoh yang baik. LVTL juga harus dirawat.

    Saat me-rooting baris, pertimbangkan tipnya:

    1. Pencocokan impedansi adalah suatu keharusan untuk koneksi ini.
    2. Tidak ada ground terbelah di bawah koneksi.
    3. Cross talk harus diminimalkan. Ini sangat tergantung pada jenis koneksi. LVTTL adalah yang paling rentan untuk melakukan pembicaraan silang, karena mereka tidak memiliki resistor. Saya sarankan menggunakan SSTL atau HSTL jika memungkinkan.
    4. Saluran yang tepat harus dijauhkan dari koneksi yang sibuk. Garis-garis ini biasanya garis kontrol dan setiap cross-talk dapat menjadi bencana besar (Bayangkan sebuah cross-talk pada koneksi chip-pilih!).
    5. Sudut tajam bagus untuk sinyal, karena sebagian besar beroperasi di bawah 800 MHz.
    6. mengurangi jumlah vas yang digunakan untuk koneksi ini. Maksimal 2 direkomendasikan.

    8. Rutinitas routing memori berkecepatan tinggi

    Routing memori adalah cerita yang berbeda. Ketika berhadapan dengan DDR2 +, CDR, RDRM, XDR dan chip kecepatan tinggi lainnya, pastikan untuk menerapkan aturan yang sangat penting: [19659012] Garis clock harus selalu lebih seperti rAS, CAS, dan jalur data. Sinyal jam harus tiba lebih lambat dari masing-masing sinyal, jika tidak maka akan disinkronkan. Biasanya, pengontrol memori berkecepatan tinggi memiliki tanda & # 39; Jam Mundur & # 39; Jam dikembalikan ke pengontrol, sehingga pengontrol dapat mengetahui kapan sinyal jam dicegat oleh chip.

  • Saluran data tidak boleh melewati pemisah datar apa pun, karena saluran lebih aktif daripada koneksi sistem lainnya.
  • Sistem DDR memiliki persyaratan pemutusan khusus (Biasanya pemutusan tegangan). Tegangan suplai pada setengah suplai tegangan harus sangat stabil karena bagian ini memasok resistor terminasi di setiap ujung saluran. Tegangan suplai ini harus memiliki perencanaan daya yang tepat dan banyak decoupling kapasitor (10 NF untuk setiap empat baris yang saya sarankan).
  • Sekali lagi, lihat Lembar Data Produsen Anda untuk pertimbangan lebih lanjut.

    Kami sudah selesai sekarang, dan saya harap artikel ini membantu memperjelas bagi Anda dengan teknik perutean PCB kecepatan tinggi. Artikel ini akan berlanjut di kiat dan Taktik perutean PCB 2.



    Source by Nasser Ghoseiri

    Bookmark the permalink.

    Comments are closed.