高速 PCB 設計における機能モジュールのセグメンテーション

高速 PCB 設計における機能モジュールのセグメンテーション

ほとんどの PCB ボードにはいくつかの機能サブシステムまたは領域が含まれており、各機能サブシステムはデバイスのグループとそれらをサポートする回路で構成されています。 たとえば、一般的なマザーボードは、プロセッサ、クロック ロジック、メモリ、バス コントローラ、バス インターフェイス、PCT バス、周辺機器インターフェイス、ビデオ/オーディオ処理モジュールなどの領域に分割できます。 配線長を短くし、クロストーク、反射、電磁放射を減らし、シグナル インテグリティを確保するには、PCB を互いに近づけて配置する必要があります。 一方、異なる論理デバイスによって生成される RF エネルギーのスペクトルは異なります。 特に高速システムでは、信号周波数が高いほど、デジタル信号ホッピングに関連する動作によって生成される RF エネルギーの周波数帯域が広くなります。 動作周波数帯域の異なる機器同士の相互干渉、特に高帯域機器から他の機器への干渉を防ぐ必要があります。

上記の問題の解決策は、機能の分割、つまり、PCB 上のさまざまな機能を持つサブシステムの物理的な分割を使用することです。 製品ごとに異なるセグメンテーション方法が採用されています。 通常、複数の PCB、コンポーネント分離、レイアウト FE 分離を使用できます。 適切なセグメンテーションにより、信号品質を最適化し、配線を簡素化し、干渉を減らすことができます。 エンジニアは、コンポーネントが属する機能パーティションを指定する必要があります。この情報は、コンポーネントのサプライヤから入手できます。

機能分割は、図 1 の例に示すように、異なる機能を持つ回路を分離するために、ある機能領域を別の機能領域から分離することと見なすことができます。 エネルギーのこの部分を必要とする地域への地域。 たとえば、設計者は、プロセッサ領域からの電磁エネルギーが I/O 回路に伝達されないことを望んでいます。 プロセッサと I/O の間に潜在的な違いがあります。 電位差がある限り、2 つの領域間でコモン モード エネルギー移動が発生するため、2 つの領域間の分割は十分に分離する必要があります。

機能部門は、実行される RF エネルギーと放射される RF エネルギーの処理という 2 つの側面に注意を払う必要があります。 伝導された RF エネルギーは、信号線を介して機能サブエリアと配電システムの間で伝送され、放射された H ターゲットは自由空間を介して結合されます。 合理的な PCB 機能分割は、有用な信号を必要な場所に転送し、不要な信号を遠ざけるための合理的なスキームを探すことです。

上記の機能を実現するための PCB セグメンテーションには、分離と相互接続という 2 つの側面があります。

「トレンチ」を使用して、すべての層に銅をコーティングせずに中空領域を形成することにより、分離を実現できます。 「トレンチ」の最小幅は 50 ミルです。 「トレンチ」は堀のようなもので、PCB 全体をその機能に応じて「島」に分割します。 機能領域の 1 つ (接続されていない PCB 上の信号線とパスの「除外」領域のようなものです)。 明らかに、「トレンチ」はミラー層を分割して各領域に独立した電源とグランドを形成し、RF エネルギーが配電システムを介してある領域から別の領域に入るのを防ぐことができます。

ただし、セグメンテーションは、PCB のレイアウトと配線をより適切に配置し、より適切な相互接続を実現するためのものです。 完全な「孤立」ではありません。 さまざまなサブ機能領域に接続する必要がある回線のチャネルを提供する必要があります。 2 つの方法があります。 もう1つは、「塹壕」に「橋」を架けることです。 「ブリッジ パス」を持つ信号のみが、入力 (信号電流) および出力 (リターン電流) できます。

最適なセグメンテーション レイアウトを設計することは不可能です。 もう1つの方法は、予期しないVエネルギーを生成する部分を金属でシールドして、放射を制御し、PCBの干渉防止能力を高めることです。回路基板アセンブリおよび回路基板処理メーカーは、高速回路基板設計における機能モジュール分割について説明しています