Маршрутизація на друкованій платі: EMI та цілісність сигналу, повертайте поточні запитання


17

Якщо є якийсь урок EMI / SI, який я взяв, це максимально скоротити петлі повернення. Ви можете працювати з великою кількістю керівних принципів EMI / SI з цього простого твердження.

Однак, не маючи або навіть коли-небудь бачив Hyperlynx чи якийсь інструмент повноцінного РФ моделювання ... дещо важко уявити, на чому конкретно мені потрібно зосередитися. Мої знання також повністю засновані на книгах та в Інтернеті ... не формально або на основі занадто багато дискусій з експертами, тому я, швидше за все, маю дивні уявлення чи прогалини.

Як я собі це уявляю, у мене є два основні компоненти зворотного сигналу. Перший - це низькочастотний (DC-ish) зворотний сигнал, який слід, як правило, так, як ви очікували ... по шляху найнижчого опору через електромережу / площину.

Другий компонент - це високочастотний зворотний сигнал, який намагається прослідкувати слід сигналу на площині заземлення. Якщо ви перемикаєте шари з скажіть верхній шар на нижній шар на 4-шаровій дошці (сигнал, земля, потужність, сигнал), зворотний сигнал ВЧ буде, наскільки я розумію, спробувати перейти з площини заземлення до площини живлення шляхом об'їзду через найближчий доступний шлях (найближчий відкидний ковпачок, сподіваємось ... який для ВЧ може бути і коротким).

Я вважаю, що якщо ви ставите ці два компоненти в термін індуктивності, то це все дійсно те саме (біля опору постійного струму все, що має значення, при ВЧ нижча індуктивність означає слідування під слідом) .. але мені простіше уявити їх окремо, як два різних режими роботи.

Якщо мені все в порядку, то як це працює на внутрішніх шарах сигналу з двома сусідніми площинами?

У мене є 6-шарова дошка (сигнал, земля, потужність, сигнал, земля, сигнал). Кожен шар сигналу має сусідню площину заземлення, яка повністю нерозривна (за винятком віонів / отворів, очевидно). Середній рівень сигналу також має сусідню площину потужності. Площина потужності розбита на кілька регіонів. Я намагався звести це до мінімуму, але мій роз’єм 5 В, наприклад, має форму великої товстої форми «С» навколо зовнішньої сторони дошки. Більшість решти - 3.3V, з областю 1.8V під великою частиною великої BGA, з дуже маленькою областю 1,2V поблизу центру.

(1) Чи спричинить мою площину розбитої потужності, навіть якщо я зосереджуюсь на тому, щоб сигнали мали хороші шляхи повернення через наземні площини? (2) Чи спричинить неприємності низькочастотний зворотний шлях, який проходить по широкому об'їзду на моєму 5 В площині у формі 5 В? (Я взагалі думаю, що ні ...?)

Я можу собі уявити, що дві нерозривні площини з майже однаковою індуктивністю можуть викликати потік зворотного струму в обох ... але я дивую здогадку, що будь-яке значне об'їзд, необхідний на силовій площині, зробить зворотний сигнал сильно зміщеним до земної площини.

(3) Також середній і нижній шари мають однакову площину основи. Наскільки це велика проблема? Я б інтуїтивно здогадався, що сліди безпосередньо над іншим спільним поверненням заважатимуть іншому більше, ніж простому сусідньому зчепленню слідів на одному шарі. Чи потрібно мені працювати надто важко, щоб переконатися, що цього не відбудеться?

Я б підозрював, що може виникнути коментар "так, але ви не можете знати, не моделюючи його" ... припустимо, я кажу загалом.

ЕДИТ: О, я просто щось придумав. Чи може перетин енергетичної площини розбити гвинтовий опір для смугової лінії? Я можу розібратися, як ідеальний імпеданс сліду нижчий, базуючись частково на двох площинах ... і якщо одна розбита, це може бути проблемою ...?

EDIT EDIT: Гаразд, я частково відповів на моє питання щодо розподілу площини між рівнями сигналів. Глибина шкірного ефекту, ймовірно, здебільшого обмежує сигнали до власної сторони площини. (1/2 Оз міді = 0,7 миль, глибина шкіри при 50 МГц - 0,4 міль, 0,2 мілі @ 200 МГц .. тому все, що перевищує 65 МГц, повинно триматися збоку від площини. Мене найбільше турбують сигнали DDR2 200 МГц, але <65 МГц компоненти цього все ще можуть бути проблемою)


Мені подобається це питання .. Чи можете ви пояснити трохи на тему "Якщо ви переходите на шари з скажіть верхній шар на нижній шар на 4-шаровій дошці (сигнал, земля, потужність, сигнал), зворотний сигнал ВЧ буде таким, наскільки я його розумію. спробуйте перейти з земної площини до площини потужності, об’їжджаючи найближчий доступний шлях (найближчий відкидний ковпачок, сподіваємось… який може бути також КВ). "?
richieqianle

Відповіді:


8

Я думаю, ти на вірному шляху, кілька записок,

1) За допомогою сигнального сліду між двома площинами зворотний струм розділиться між двома площинами, навіть якщо одна з площин розділена. Струм, що повертається, не може "бачити майбутнє" і заздалегідь вирішити, на якій площині повернутися. Він повернеться вище і нижче сліду, поки не побачить розщеплення, в який момент буде сказано "о, дерьмо!" і повертає вам гроші, можливо, спричиняючи невдачу тестування FCC. Таким чином, ви хочете уникнути пробігу слідів над площиною, яка розбивається, навіть якщо інша сусідня площина не розділена. Ви можете мати справу з розщепленнями з конденсаторами, але таке рішення не є ідеальним. Я б зосередився на тому, щоб завжди уникати проходження сліду над площиною, розколеною на сусідню площину.

2) Широкі шляхи повернення сигналів постійного струму насправді не мають значення.

3) Ви запитували про два шари сигналу, які ділять одну площину. Зазвичай це не є великою справою, якщо зробити це правильно. Що багато хто робить - це використовувати один з шарів як "горизонтальний" рівень сигналу, а інший як "вертикальний" рівень сигналу, тому зворотні струми є ортогональними один одному. Дуже часто трасувати два шари сигналу для кожної площини та використовувати цю горизонтальну / вертикальну техніку. Найголовніше, що потрібно пам’ятати, - це не змінювати опорні площини. Ваша установка може бути трохи хитрою, оскільки перехід від нижнього шару до 4-го шару додає ще одну площину повернення. Більш типовими є 6-шарові дошки

1) ASignalHor 2) GND 3) ASignalVer 4) BSignalHor 5) POWER 6) BSignalVer

Якщо вам потрібні менші додаткові літаки, як, наприклад, під мікро, вони зазвичай розміщуватимуться як острів на одному із сигнальних шарів. Якщо вам потрібно використовувати більше енергетичних літаків, ви можете задуматися про перехід на 10+ шарів.

4) Інтервал між площинами є важливим і може мати величезний вплив на продуктивність, тому слід вказати це на будинок дошки. Якщо взяти приклад складання 6 шарів, про які я згадував вище, інтервал в розмірі .005 .005 .040 .005 .005 (замість стандартного складання з однаковою відстані між шарами) може зробити порядок покращення. Він утримує шари сигналу близько до їх опорної площини (менші петлі).


Ваша складова з 6 шарів - це те, що я зазвичай використовую. Посібник з компонування для цього процесора рекомендує цю дивну групу SGPSGS, стверджуючи, що вона збільшує ємність площини (що, хоча я впевнений, що це так, я не впевнений, що це система досить швидка, щоб мати значення), я збирався розмістити їх 5-5- 21-5-5. (4PCB використовує фольгу на зовнішніх шарах, тому центральний проміжок є препрегом, а не основним)
darron

Чи не вища індуктивність зворотного шляху вздовж розділеної площини не відштовхуватимуть високочастотні зворотні шляхи від формування на цій площині? Зокрема, якщо незбита площина була на 4 рази ближче, що, ймовірно, призводить до значно меншої петлі?
ajs410

@ ajs410, більше струм буде протікати в більш близькій площині. Але якщо ми робимо вигляд, що площини однаково розташовані, але одна має роздвоєння, струм все одно буде протікати однаково у кожній площині (на високій частоті), оскільки сигнал не може заглянути вперед, щоб побачити розкол. Зворотний струм тече в площинах до того, як сигнал досягне кінцевого пункту призначення. Ознайомтесь із цим відеозаписом у русі з сайту Говарда Джонсона, signalintegrity.com/Pubs/news/14_02.htm , також, можливо, захочете шукати "часткову індуктивність"
bt2

@darron, так це дивно. Я думаю, що нижча маршрутизація (якщо це слово) цієї групи буде переважати набуту міжплощинну ємність.
bt2

1
@ ajs410, можливо, мені було незрозуміло, сигнал не може заздалегідь дивитися вперед, через що потоки зворотного струму в обох площинах, коли сигнал поширюється вниз по сліду, навіть якщо одна площина має розкол. Ще один приклад цього - заглушки. Деякі люди, наприклад, проводять слід кліку до краю дошки до тестового пункту для налагодження. Це спричиняє шум, який може призвести до відмови FCC. Чому струм протікає через невизначений слід? Оскільки сигнал не знає, він не припиняється, поки не досягне кінця сліду; вона не бачить майбутнього. Слід стає антеною.
bt2

1

Так, ви майже відповідаєте на власні запитання. Для чого це все, що ви заявляєте, саме так, як я його дізнався (розкриття: я також навчаюсь книгам / Інтернету на EMI / SI).

Я впевнений, що перетинання розділених літаків зруйнує імпеданс смуги. Однак для нелінійної лінії, якщо одна сусідня площина забезпечує неперерваний шлях зворотного струму, вам слід гаразд з EMI. Хоча я би перевірив стек-ап, щоб переконатися, що нерозривна площина фізично наближена до рівня сигналу.

Я б не турбувався про низькочастотні зворотні струми на вашому 5V розбитті.


О, вау, спасибі за те, що згадуєте відстані площини збору. Площина живлення ближче до внутрішнього шару сигналу, ніж площина заземлення. Я не впевнений, що це помітив би. Я його зміню.
darron
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.