古典的な PCB 設計に関する Awesome の質問と回答

通常、PCB 設計では 10 の古典的な問題に遭遇します。 私たちを助けてくれることを願っています

1. 複数 (最大 4 つ、5 つ) のデバイス (FLASH、SDRAM、その他の周辺機器など) を駆動するバス (アドレス、データ、コマンド) のグループの場合、PCB 設計配線で使用される方法はどれですか?

シグナル インテグリティに対するルーティング トポロジの影響は、主に、各ノードでの信号の到着時間の不一致、およびノードでの反射信号の到着時間の不一致に反映され、信号品質の低下につながります。 一般的に言えば、スター型トポロジーは、同じ長さの複数のスタブを制御して信号品質を向上させることにより、信号の伝送と反射の遅延を一定にすることができます。

トポロジを使用する場合は、信号トポロジ ノード、実際の動作原理、および配線の難しさを考慮してください。 バッファが異なれば、信号に対する反射効果も異なります。したがって、スター型トポロジーは、フラッシュおよび sdram へのデータ アドレス バス接続の上記の遅延を解決できず、信号品質を保証できません。

PCB設計における古典的な問題

一方、高速信号は一般的に dsp と sdram の間で通信され、フラッシュの読み込み速度は速くないため、高速シミュレーションでは、実際の高速信号が出力されるノードでの波形を確保するだけで済みます。 フラッシュ時の波形に注意を払うことなく、効果的に機能します。 デイジー チェーン トポロジーと比較して、スター トポロジーは、特に多数のデータ アドレス信号がスター トポロジーを採用している場合、ルーティングがより困難です。 添付の図は、Hyperlynx シミュレーション データ信号を使用して DDR - DSP - FLASH トポロジーおよび DDR - FLASH - DSP に接続した場合の 150MHz でのシミュレーション波形を示しています。 2 番目のケースでは、DSP での信号品質はより良く、FLASH での波形はより悪く、実際の動作信号は DSP と DDR での波形であることがわかります。

2. EMC 試験において、クロック信号の高調波が規格を大幅に超えることが判明し、デカップリング コンデンサのみが電源ピンに接続されていました。 電磁放射を抑制するために PCB 設計で注意すべき点は何ですか?

EMC の 3 つの要素は、放射線源、伝送経路、被害者です。 伝送経路は、宇宙放射線伝送と有線伝送に分けられます。 したがって、高調波を抑制するには、まずその伝搬経路を調べます。 電源のデカップリングは、伝導モードの伝達を解決することです。 また、必要なマッチングとシールドも必要です。

3. 伝導帯のグランドプレーン、つまりマイクロストリップラインの銅面積に規制はありますか?

マイクロ波回路の設計では、グランド プレーンの面積が伝送線路のパラメータに影響します。 具体的なアルゴリズムは比較的複雑です (関連する Angelan の EESOFT 資料を参照してください)。 一般的な PCB デジタル回路の伝送線路シミュレーション計算では、グランド プレーンの面積は伝送線路パラメータに影響を与えないか、影響を無視します。

4. PCB 設計では、アース線は通常、保護アースと信号アースに分けられます。 電源グランドはデジタルグランドとアナロググランドに分かれています。 なぜアース線を分割する必要があるのですか？

ランド分割の目的は主に EMC を考慮したものであり、デジタル部の電源やグランドのノイズが他の信号、特に伝送路を通るアナログ信号に干渉することが懸念されます。 信号と保護接地の分割に関しては、EMC における ESD 静電放電の考慮は、私たちの生活における避雷針の接地の役割に似ています。 いくら分割しても、最終的には1つの土地しかありません。 ただノイズの出し方が違うだけです。

5. 頻度が 30M を超える PCB の場合、配線に自動配線または手動配線が使用されているかどうか。 ケーブリングのソフトウェア機能は同じですか?

高速信号が絶対周波数または速度ではなく、信号の立ち上がりエッジに基づいているかどうか。 自動ルーティングまたは手動ルーティングは、ソフトウェア ルーティング機能のサポートに依存します。 自動ルーティングよりも手動ルーティングの方が優れている場合もありますが、配電線のチェックやバス遅延補償ルーティングなどの一部のルーティングは、手動ルーティングよりもはるかに効果的で効率的です。 一般に、PCB基板は主に樹脂とガラス繊維クロスで構成されています。 比率が異なるため、誘電率と厚さが異なります。 一般に、樹脂含有率が高いほど、誘電率は薄くなります。 特定のパラメータについては、PCB メーカーにお問い合わせください。 さらに、新しいプロセスの出現に伴い、超厚バックプレーンまたは低損失 RF ボードのニーズに対応する特殊な材料で作られた PCB ボードもあります。

6. PCB 単層基板を手動で配線する場合、ジャンパーはどのように表現する必要がありますか?

ジャンパーは、PCB 設計における特別なデバイスです。 パッドは 2 つしかなく、距離は固定または可変にできます。 必要に応じて手動配線を追加できます。 ボード上に直通線があり、部品表にも表示されます。

7. 4 層基板で両面設計の製品とそうでない製品があるのはなぜですか?

舗装の役割は、いくつかの側面で考慮されています。

1.シールド; 2.放熱; 3.補強; 4. PCB 処理の必要性。

したがって、フローリングを何層重ねても、最初に目にするのはその主な理由です。 ここでは主に高速の問題について説明するため、主にシールド効果について説明します。 表面の舗装は EMC に適していますが、島を避けるために、銅の舗装はできるだけ完全にする必要があります。 一般に、配線された多くの表面デバイスがある場合、銅箔の完全性を確保することは困難であり、内部信号のクロスセグメンテーションの問題にもつながります。 したがって、表面のデバイスや配線の多いボードには銅を敷設しないことをお勧めします。

8. 異なる周波数のクロックラインを敷設する場合の対応策は?

クロック配線の配線については、シグナルインテグリティ解析を行い、対応する配線ルールを策定し、そのルールに従って配線を行うとよいでしょう。

9. PCB を手動で配線する場合、上層または下層のどちらに配置しますか?

上層のアンプなら下層の配線。

10. クロックを敷設する場合、両側にアース線シールドを追加する必要がありますか?

シールド付きアース線を追加するかどうかは、ボード上のクロストーク/EMI の状態によって異なります。 シールドされたアース線を適切に処理しないと、状況が悪化する可能性があります。

この記事は主に、プリント回路基板の設計における 10 の古典的な質問と awesome の回答の紹介です。

以上が PCB 設計の答えです。 上記のまとめにより、PCB 設計をより効率的に作業できるようになることを願っています。