Respuestas breves a grandes preguntas sobre el diseño de PCB

P1:¿Cómo elegir el material de PCB (placa de circuito impreso)?

A1:El material de PCB debe seleccionarse totalmente en función del equilibrio entre la demanda de diseño, el volumen de producción y el costo. La demanda de diseño implica elementos eléctricos que deben tenerse muy en cuenta durante el diseño de PCB de alta velocidad. Además, la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica deben considerarse si van con la frecuencia.

P2:¿Cómo evitar interferencias de alta frecuencia?

A2:El principio fundamental para superar las interferencias de alta frecuencia es reducir la diafonía tanto como sea posible, lo que se puede lograr aumentando la distancia entre las señales de alta velocidad y las señales analógicas o equipando pistas de derivación o protección de tierra junto a las señales analógicas. Además, la interferencia de ruido causada por tierra digital en tierra analógica debe ser considerada cuidadosamente.

P3:¿Cómo organizar las trazas que llevan señales diferenciales?

A3:Se deben enfocar dos puntos en términos de trazas que llevan diseño de señales diferenciales. Por un lado, la longitud de dos líneas debe ser la misma; por otro lado, el espacio entre dos líneas debe mantenerse paralelo.

P4:¿Cómo organizar las trazas que transportan señales diferenciales cuando solo hay una línea de señal de reloj en el terminal de salida?

A4:La premisa de las trazas que llevan la disposición de señales diferenciales es que tanto las fuentes de señal como el extremo receptor deben ser señales diferenciales. Por lo tanto, el enrutamiento diferencial nunca puede funcionar en señales de reloj que contienen solo un extremo de salida.

P5:¿Se puede agregar resistencia combinada entre pares diferenciales en el extremo receptor?

A5:la resistencia combinada generalmente se agrega entre pares diferenciales en el extremo receptor y su valor es igual al de la impedancia diferencial. Como resultado, la calidad de la señal será mejor.

P6:¿Por qué las trazas de pares diferenciales deben estar cerca unas de otras y en paralelo?

A6:Las trazas de pares diferenciales deben estar correctamente cerca y paralelas. La distancia entre las trazas de pares diferenciales está determinada por la impedancia diferencial, que es un parámetro de referencia clave en términos de diseño de pares diferenciales.

P7:¿Cómo resolver los conflictos entre el enrutamiento manual y el enrutamiento automático en señales de alta velocidad?

A7:Ahora, la mayoría de los enrutadores automáticos pueden controlar el método de recorrido del cable y la cantidad de orificios pasantes mediante el establecimiento de condiciones de restricción. Todas las empresas de EDA difieren mucho entre sí en términos de métodos de tendido de cables y establecimiento de condiciones de restricción. La dificultad del enrutamiento automático está estrechamente relacionada con la capacidad de instalación de cables. Por lo tanto, este problema se puede resolver eligiendo un enrutador con alta capacidad de cableado.

P8:En el diseño de PCB de alta velocidad, el área en blanco de las capas de señal se puede recubrir con cobre. ¿Cómo se debe distribuir el cobre en múltiples capas de señal en la puesta a tierra y la alimentación?

A8:En general, el revestimiento de cobre se conecta principalmente con el suelo en un área en blanco. La distancia entre el revestimiento de cobre y las líneas de señal debe diseñarse estrictamente porque el cobre revestido reducirá un poco la impedancia característica. Mientras tanto, la impedancia característica de otras capas no debe verse afectada.

P9:¿Se puede determinar la impedancia característica en el plano de potencia mediante el modelo de línea de microstrip? ¿Se puede usar el modelo de línea de microstrip en señales entre el plano de potencia y el plano de tierra?

A9:Sí. Durante el procedimiento de cálculo de la impedancia característica, tanto el plano de potencia como el plano de tierra pueden considerarse como plano de referencia.

P10:¿Pueden los puntos de prueba generados a través de la automatización en PCB de alta densidad satisfacer las demandas de prueba de la producción masiva?

A10:Todo depende del caso si las regulaciones sobre los puntos de prueba son compatibles con el requisito establecido por las máquinas de prueba. Además, si el enrutamiento se ejecuta con demasiada densidad y las regulaciones sobre los puntos de prueba son muy estrictas, es posible que no haya forma de colocar puntos de prueba en cada segmento de la línea. Por supuesto, los métodos manuales se pueden utilizar para complementar los puntos de prueba.

P11:¿La adición de puntos de prueba puede influir en la calidad de las señales de alta velocidad?

A11:Todo depende del caso, ya sea el método de adición de puntos de prueba y la velocidad de ejecución de las señales. Básicamente, la adición de puntos de prueba se obtiene agregándolos a las líneas o extrayendo un segmento. Ambos métodos pueden afectar más o menos las señales de alta velocidad y la extensión del efecto está relacionada con la velocidad de frecuencia y la tasa de borde de las señales.

P12:Cuando se conectan un par de PCB a un sistema, ¿cómo se deben conectar las líneas de tierra de cada PCB?

R12:De acuerdo con la ley de corriente de Kirchoff, cuando se envían señales o energía desde la placa A a la placa B, se devolverá una cantidad equivalente de corriente a la placa A desde el plano de tierra y la corriente en el plano de tierra fluirá de regreso en la ruta donde está la impedancia. el más bajo. Por lo tanto, el número de pines aportados al plano de tierra nunca debe ser demasiado pequeño en cada interfaz de alimentación o interconexión de señales para que tanto la impedancia como el ruido en tierra puedan reducirse. Además, se debe analizar todo el bucle de corriente, especialmente la parte donde la corriente es mayor, y se debe ajustar la conexión del plano de tierra o las líneas de tierra para controlar la corriente en funcionamiento y disminuir la influencia en otras señales sensibles.

P13:¿Se pueden agregar líneas de tierra en el medio de las líneas de señal diferencial?

A13:Básicamente, las líneas de tierra no se pueden agregar entre las líneas de señal diferencial porque la mayor importancia del principio de la línea de señal diferencial radica en la ventaja del acoplamiento mutuo entre las líneas de señal diferencial, como la cancelación de flujo, la inmunidad al ruido, etc. El efecto de acoplamiento se destruirá si se agregan líneas de tierra entre ellos.

P14:¿Cuál es el principio de recoger PCB adecuado y cubrir el punto de conexión a tierra?

A14:El principio es aprovechar la tierra del chasis para proporcionar una ruta con baja impedancia a la corriente de retorno y controlar la ruta de esta corriente de retorno. Por ejemplo, el tornillo se puede usar normalmente cerca de un componente de alta frecuencia o un generador de reloj para conectar el plano de tierra de la PCB con la tierra del chasis para reducir todo el área del bucle de corriente tanto como sea posible, es decir, para reducir la interferencia electromagnética.

P15:¿Dónde debería comenzar la depuración de PCB?

A15:En lo que respecta al circuito digital, se deben hacer las siguientes cosas en orden. En primer lugar, todos los valores de potencia deben confirmarse para cumplir en promedio con los requisitos de diseño. En segundo lugar, se debe confirmar que todas las frecuencias de la señal del reloj funcionan normalmente y que no hay ningún problema no monótono en el borde. En tercer lugar, las señales de reinicio deben confirmarse para cumplir con los requisitos estándar. Si se han confirmado las cosas anteriores, el chip debería enviar señales en el primer ciclo. Luego, la depuración se llevará a cabo según el protocolo de ejecución del sistema y el protocolo de bus.

P16:¿Cuál es la mejor forma de diseñar PCB de alta velocidad y alta densidad con un área de placa fija?

A16:En el proceso de diseño de PCB de alta velocidad y alta densidad, la interferencia de diafonía debe enfocarse especialmente ya que afecta en gran medida la sincronización y la integridad de la señal. Se dan algunas soluciones de diseño. En primer lugar, debe controlarse la continuidad y la adaptación de la impedancia característica de enrutamiento. En segundo lugar, se debe notar el espaciado y el espaciado es normalmente el doble del ancho de la línea. En tercer lugar, se deben seleccionar los métodos de terminación adecuados. Cuarto, el enrutamiento en capas adyacentes debe implementarse en diferentes direcciones. Quinto, las vías ciegas/enterradas se pueden usar para aumentar el área de enrutamiento. Además, se debe mantener la terminación diferencial y la terminación de modo común para reducir la influencia en la temporización y la integridad de la señal.

P17:El circuito LC generalmente se aplica para filtrar la onda con potencia analógica. ¿Por qué LC a veces funciona mejor que RC?

A17:La comparación entre LC y RC debe basarse en la suposición de si la banda de frecuencia y la inductancia se seleccionaron adecuadamente. Debido a que la reactancia de la inductancia se correlaciona con la inductancia y la frecuencia, si la frecuencia de ruido de la potencia es demasiado baja y la inductancia no es lo suficientemente alta, LC funciona peor que RC. Sin embargo, una de las desventajas de RC radica en el hecho de que la propia resistencia consumirá energía con baja eficiencia.

P18:¿Cuál es la forma óptima de lograr el requisito de EMC sin presión de costos?

A18:La placa de circuito impreso sufre un costo más alto debido a la EMC, generalmente porque el número de capas aumenta para fortalecer el estrés del blindaje y algunos componentes están preparados, como la perla de ferrita o el estrangulador, que se usan para detener los componentes de ondas armónicas de alta frecuencia. Además, se debe utilizar otra estructura de blindaje en otros sistemas para cumplir con las demandas de EMC. En primer lugar, deben aplicarse tantos como sea posible los componentes con baja velocidad de respuesta para disminuir las porciones de alta frecuencia generadas por las señales. En segundo lugar, los componentes de alta frecuencia nunca deben colocarse demasiado cerca de los conectores exteriores. En tercer lugar, la adaptación de impedancia, la capa de enrutamiento y la ruta de corriente de retorno de las señales de alta velocidad deben diseñarse cuidadosamente para reducir la reflexión y la radiación de alta frecuencia. En cuarto lugar, se deben colocar suficientes condensadores de desacoplamiento en los pines de alimentación para reducir el ruido en el plano de potencia y el plano de tierra. En quinto lugar, la tierra cerca del conector exterior se puede cortar del plano de tierra y la tierra del conector debe estar cerca de la tierra del chasis.

P19:Cuando una placa PCB cuenta con múltiples módulos digitales/analógicos, la solución ordinaria es dividir los módulos digitales/analógicos. ¿Por qué?

R19:La razón para dividir los módulos digitales y analógicos es que el ruido generalmente se genera en la alimentación y la tierra en la conmutación de alto y bajo potencial y la extensión del ruido está relacionada con la velocidad de la señal y la cantidad de corriente. Si los módulos analógicos y digitales no están divididos y el ruido generado por el módulo digital es más grande y el circuito en el área analógica es similar, incluso si las señales analógicas y digitales no se encuentran, las señales analógicas aún se verán afectadas por el ruido.

P20:Cuando se trata del diseño de PCB de alta velocidad, ¿cómo se debe implementar la coincidencia de impedancia?

A20:En lo que respecta al diseño de PCB de alta velocidad, la coincidencia de impedancia es una de las principales consideraciones. La impedancia presenta una relación absoluta con el enrutamiento. Por ejemplo, la impedancia característica está determinada por un par de elementos, incluido el espacio entre la microbanda o la capa de línea de tira/línea de tira doble y la capa de referencia, el ancho de enrutamiento, el material de PCB, etc. Hablando de otra manera, la impedancia característica nunca se puede determinar hasta el enrutamiento. La solución esencial a este problema es evitar que ocurra la discontinuidad de impedancia tanto como sea posible.

P21:En el proceso de diseño de PCB de alta velocidad, ¿qué medidas se deben tomar en consideración de EMC/EMI?

A21:En términos generales, el diseño EMI/EMC debe considerarse tanto desde el punto de vista radiado como conducido. El primero pertenece a la porción cuya frecuencia es mayor (más de 30 MHz) mientras que el segundo pertenece a la porción cuya frecuencia es menor (menos de 30 MHz). Por lo tanto, deben tenerse en cuenta tanto la parte de alta frecuencia como la parte de baja frecuencia. Un buen diseño de EMI/EMC debe comenzar con la ubicación de los componentes, el apilamiento de PCB, el enrutamiento, la selección de componentes, etc. Una vez que esos aspectos no se toman en cuenta, es posible que el costo aumente. Por ejemplo, el generador de reloj no debe estar lo más cerca posible del conector exterior. Además, los puntos de conexión deben seleccionarse correctamente entre la PCB y el chasis.

P22:¿Qué es la topología de enrutamiento?

R22:La topología de enrutamiento, también llamada orden de enrutamiento, se refiere al orden de enrutamiento en términos de red con múltiples terminadores.

P23:¿Cómo se debe ajustar la topología de enrutamiento para aumentar la integridad de la señal?

A23:este tipo de señales de red es tan complejo que la topología es diferente según las diferentes direcciones, los diferentes niveles y los diferentes tipos de señales. Por lo tanto, es difícil juzgar qué tipo de señales son beneficiosas para la calidad de la señal.

P24:¿Cuál es el motivo del revestimiento de cobre?

A24:Por lo general, hay un par de razones para el recubrimiento de cobre. En primer lugar, el revestimiento de cobre de potencia o tierra masiva tendrá un efecto de protección y alguna tierra especial, por ejemplo, PGND, puede tener un papel de protección. En segundo lugar, para garantizar un alto rendimiento de la galvanoplastia o evitar que la laminación se deforme, el cobre debe recubrirse en la placa PCB con menos enrutamiento. En tercer lugar, el recubrimiento de cobre se deriva del requisito de integridad de la señal. Se debe proporcionar una ruta de retorno completa a las señales digitales de alta frecuencia y se debe reducir el enrutamiento de la red de CC. Además, también se debe tener en cuenta la disipación térmica.

P25:¿Qué es la corriente de retorno?

R25:A medida que se ejecutan las señales digitales de alta velocidad, las señales fluyen de los controladores a la portadora a lo largo de la línea de transmisión de PCB y luego regresan a la terminal del controlador a través del camino más corto a tierra o energía. Las señales de retorno a tierra o potencia se denominan corriente de retorno.

P26:¿Cuántos tipos de terminales hay?

A26:La terminal, también llamada coincidencia, generalmente se clasifica en coincidencia de fuente y coincidencia de terminal. El primero se refiere a la combinación de resistencias en serie, mientras que el último se refiere a la combinación en paralelo. Hay una gran cantidad de métodos disponibles, que incluyen resistencia pull-up, resistencia pull-down, coincidencia de Davenan, coincidencia de CA, coincidencia de diodo Schottky, etc.

P27:¿Qué elementos pueden determinar los tipos coincidentes?

R27:El tipo de coincidencia suele estar determinado por las características de BUFFER, la topología, las clasificaciones de nivel y el tipo de juicio. Además, también se debe considerar el ciclo de trabajo de la señal y el consumo de energía del sistema.

P28:¿Qué inspección debe llevarse a cabo en la PCB antes de que sea liberada por la fábrica de fabricación?

R28:La mayoría de los fabricantes de PCB implementan pruebas de encendido y apagado en las PCB antes de salir de fábrica para asegurarse de que todos los circuitos estén conectados correctamente. Hasta ahora, algunos fabricantes avanzados realizan inspecciones de rayos X para descubrir algunos obstáculos en el grabado o laminación. Cuando se trata de productos que pasan por el ensamblaje SMT, generalmente se aplican las TIC, lo que requiere el establecimiento de puntos de prueba de las TIC durante la fase de diseño de PCB. Tan pronto como surjan problemas, también se puede utilizar un tipo especial de inspección por rayos X.

P29:Para un circuito compuesto por un par de placas PCB, ¿deberían compartir la misma tierra?

R29:Un circuito compuesto por un par de placas PCB normalmente debería compartir la misma tierra porque no es práctico aplicar un par de potencias en un solo circuito. Por supuesto, si sus condiciones lo permiten, también se pueden usar diferentes poderes. Después de todo, eso ayudará a reducir la interferencia.

P30:¿Cómo debe ser considerada la ESD por un sistema que contiene DSP y PLD?

A30:En lo que respecta a los sistemas ordinarios, las partes deben considerarse primero con contacto directo con humanos y se deben realizar las protecciones adecuadas en el circuito y las estructuras. El alcance de la influencia que ESD aporta al sistema generalmente se determina de acuerdo con diferentes situaciones. En un ambiente seco, la ESD empeorará, especialmente en el sistema que es más sensible. Aunque el sistema más grande presenta un efecto no obvio en ESD, también se debe prestar más atención.

P31:Cuando se trata de un diseño de PCB de 4 capas, ¿qué lado debe recibir el recubrimiento de cobre en ambos lados?

A31:Se deben tener en cuenta los siguientes aspectos para el recubrimiento de cobre:​​blindaje, disipación térmica, refuerzo y demanda de fabricación de PCB. Por lo tanto, la razón principal debe ser considerada. Por ejemplo, en términos de diseño de PCB de alta velocidad, lo más importante es el blindaje. La conexión a tierra de la superficie es beneficiosa para EMC y el recubrimiento de cobre debe realizarse por completo en caso de isla solitaria. En términos generales, si los componentes en la superficie reciben demasiado enrutamiento, será difícil mantener completa la lámina de cobre. Por lo tanto, se sugiere que las placas con muchos componentes de superficie o mucho enrutamiento no estén recubiertas con cobre.

P32:En el proceso de enrutamiento del reloj, ¿es necesario agregar blindaje a tierra en ambos lados?

A32:Depende de la diafonía o EMI de la placa. Si las líneas de tierra de protección no se procesan correctamente, traerá efectos negativos por el contrario.

P33:¿Cuál es la estrategia de enrutamiento de reloj para señales en diferentes frecuencias?

A33:En términos de enrutamiento para líneas de reloj, primero se debe realizar un análisis de integridad de la señal y se deben manipular los principios de enrutamiento. Entonces es hora de implementar el enrutamiento basado en los principios.

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