PCB 設計におけるシグナルインテグリティの問題の詳細な共有

信号伝送は厳密にはネットワーク設計者を対象としたものではなく、PCB 設計で同じタイプの問題が発生する可能性があります。耳をいじる必要がないため、パワーインテグリティとシグナルインテグリティの問題を防止することは、PCB 設計をスムーズで静電気のないものにするために重要です。

HDMI、またはコンポジット? シグナルインテグリティの問題でシグナルを理解する

スマートなフラットスクリーン TV やプラズマ TV のケーブル、衛星、Netflix、Hulu、Amazon、YouTube など、さまざまな方法で信号を受信できるため、必要なテレビを視聴できます。同様に、ほとんどの PCB には、従来の設計と高速設計の両方で複数の信号タイプが含まれます。それらのいくつかは次のとおりです。

電力信号: 複雑さに応じて、電力信号のレベルが異なる場合があります。たとえば、ほとんどのプロセッサは 3 ～ 5 V 範囲の信号を必要としますが、アンプは 15 V 範囲のバイアス電圧を必要とする場合があります。

データ信号: データはアナログまたはデジタルです。アナログ量の場合、通常の範囲は +/- 10V です。デジタル信号の場合、範囲は信号フォーマットに応じて 0 ～ 5V または +/5V になります。

制御信号: 通常、機器の開閉に使用されます。通常は 0 ～ 5V の信号です。

通信信号: これらの信号の信号強度は、マイクロボルトと同じくらい低い場合があります。これらは通常 RF であり、周波数は広範囲にわたって変化する可能性があります。回路基板メーカーは、電源の完全性と信号の完全性を防止することが、PCB 設計を滑らかで静電気のない状態にするために不可欠であると説明しています。

アナログ信号の PCB 設計では、信号強度に加えて周波数も重要な考慮事項です。これは、高周波レベルの通信デバイスの PCB では特に重要です。

circuit board

出力サイズと配線に関する考慮事項: 幅は?

非常に単純な PCB 設計の場合、通常、極端な電流と電圧に対応する設計ルートを避けることができます。たとえば、最大容量は、プロセス全体で単一の配線幅を使用して処理できます。この状況はベストプラクティスとはほど遠いものですが、ボードはこれらの状況で適切に機能する可能性があります。あなたが私のような人なら、回路基板を可能な限り小さく多機能にすることで、回路基板を最適化したいと考えています。

これらのより複雑な PCB 設計では、特別な注意を払う必要があり、配線はそれほど単純ではありません。ルートが運ぶ信号に一致するルートを設計する必要があります。

音がミュートされていることを確認してください

古いテレビ信号の伝送のノイズにより、雪の中でお気に入りの番組を見ようとします。今日、ノイズの多い伝送ラインなどのシグナルインテグリティの問題は、混乱を引き起こしたり、まったく信号がなかったりする可能性があります。 PCB 設計のノイズは、さまざまな原因から発生する可能性があります。たとえば、スイッチ IC のピン状態による干渉、発振器などの放射デバイスの近くの配線への干渉、同じ配線上の複数の周波数信号、およびその他のソースによる干渉。

ほとんどの複雑な PCB 設計からノイズを完全に除去することはほとんど不可能です。ただし、ノイズを最小限に抑える方法はあります。ノイズを除去するための最良の資産は、コンポーネントの配置です。すべての成分放射は周波数に依存し、周波数が高いほど (信号の変化)、光源からの距離が短くなります。したがって、同じ信号を処理するコンポーネントは、他のコンポーネントから離して配置する必要があります。信号が相互に開始および終了する場所にコンポーネントを配置します。

デカップリングコンデンサまたはバイパスコンデンサの実装を試みることもできます。可能であれば、地面に直接接続し、適切なサイズにする必要があります。インダクタンスがコンデンサと組み合わされてフィルタ回路が確立されることに注意してください。

ひとひねり: 差動伝送

可能であれば、差動回路を使用することでシグナルインテグリティを向上させることができます。ほとんどの IC 設計者は、この目標を達成しようとします。ただし、差動ペアが互いに隣接していないピンに配線される場合があります。 PCB 設計の観点から、次の操作を実行する必要があります。

差動ペアをまとめて配線します。

可能な限り同じ配線幅と長さを使用してください。

同一信号面または同一フロアでの配線。

グランドプレーンによりシグナルインテグリティを簡素化

グランドプレーンは、複数の回路の中心的なレイヤーリファレンスを提供できます。これにより、複雑な PCB の外観レイアウトを簡素化することはもちろん、ピン接続と配線の数を大幅に減らすことができます。 PCB を設計する場合、次の手法によってグランドプレーンに関連する問題を最小限に抑えることができます。

電源プレーンからグランドプレーンへの直接経路がないことを確認します (これは簡単に思えますが、複雑な設計の場合は、揚げ始めるまで無視できます)。

グランドプレーンにギャップを挿入しないでください。

グランド/電源層の間でクロック信号 (またはその他の重要な信号) を実行します。

同じレイヤーの同じループ (グランドプレーン) を使用して信号をルーティングします。

複数のグランドプレーンを持つボードの場合は、各プレーンの同じポイントでそれらを一緒に接続します。

シャーシ接続のあるボードでは、すべてのグランドプレーンが一緒に接続されていることを確認してください。

古いテレビのウサギの耳を動かして目的のチャンネルを取得するときは、常に何かおかしな方法があります。左に振ってから右に振ってから、正しい位置が見つかるまでゆっくりと前後に動かします。最高の透明度。幸いなことに、PCB 設計では、シグナルインテグリティの問題に対して、より具体的な信号処理方法が明らかにあります。最適なルーティングを決定し、ノイズ低減戦略を採用し、可能な場合は差動ペアを使用し、優れたグランドプレーンを使用することで、シグナルインテグリティを維持する可能性が大幅に向上します。回路基板メーカーは、電源の完全性と信号の完全性を防止することが、PCB 設計を滑らかで静電気のない状態にするために不可欠であると説明しています。