3 Teknik Routing PCB Teratas untuk Integritas Sinyal Kecepatan Tinggi
Desain Papan Sirkuit Cetak (PCB) esensial bagi pekerjaan insinyur listrik dan tidak sulit untuk mendesain PCB yang sempurna. PCB yang sempurna berasal tidak hanya dari rasionalitas pemilihan dan distribusi komponen tetapi juga konduktivitas sinyal yang tinggi. Dalam tesis ini, pengetahuan tentang teknik routing pada desain sirkuit sinyal kecepatan tinggi PCB akan diperkenalkan dan ditampilkan untuk memberikan bantuan bagi pekerja rekayasa Anda.
Routing PCB berdasarkan Papan Multilapisan
Saat mendesain PCB, sebagian besar insinyur ingin menyelesaikan routing sinyal tinggi dengan menggunakan papan multilayer. Selain perannya sebagai inti PCB, jenis papan multilayer ini juga mampu mengurangi interferensi sirkuit, yang merupakan metode utama bagi insinyur yang menghadapi masalah ini. Saat mendesain sirkuit sinyal kecepatan tinggi pada PCB dengan memanfaatkan papan multilayer, insinyur perlu mengecilkan ukuran papan dengan menentukan jumlah lapisan secara rasional, untuk memanfaatkan lapisan tengah untuk pengaturan shielding guna mewujudkan ground yang dekat, semuanya dapat secara efektif mengurangi induktansi parasit, mengecilkan panjang transmisi sinyal, mengurangi interferensi silang antara sinyal dan sebagainya. Semua metode ini sangat bermanfaat bagi keandalan sirkuit sinyal kecepatan tinggi.
Selain metode di atas untuk meningkatkan keandalan transmisi sinyal PCB dengan bantuan papan multilayer, beberapa data otoritatif menunjukkan bahwa ketika bahan yang sama digunakan, kebisingan yang dihasilkan oleh papan empat lapis adalah 20dB lebih rendah dari papan dua lapis. Untuk lenturan kawat, semakin sedikit lenturan yang muncul, semakin baik. Terbaik untuk menggunakan garis lurus dan ketika lenturan diperlukan, garis 45 derajat atau garis busur dapat digunakan sehingga emisi ke luar dari sinyal kecepatan tinggi dan coupling saling dapat dikurangi dan radiasi serta refleksi juga akan berkurang.
Membuat Kaki Pin antara Komponen dalam Sirkuit Kecepatan Tinggi Semingkat Mungkin
Dalam proses desain dan routing sirkuit sinyal kecepatan tinggi PCB, insinyur perlu membuat kaki pin antara komponen dalam sirkuit kecepatan tinggi semingkat mungkin. Karena semakin panjang kawat, semakin besar induktansi terdistribusi dan kapasitansi terdistribusi, yang akan menyebabkan refleksi dan osilasi dalam sirkuit kecepatan tinggi.
Selain penyempitan kaki pin antara komponen dalam sirkuit kecepatan tinggi, pergantian lapisan kawat antara kaki pin komponen pada setiap sirkuit kecepatan tinggi harus disempitkan dalam proses routing PCB, yang berarti bahwa lubang melalui dalam proses koneksi komponen harus sebanyak mungkin sedikit. Secara umum, satu lubang melalui dapat menyebabkan kapasitansi terdistribusi sekitar 0.5pF, yang akan secara jelas menyebabkan peningkatan keterlambatan sirkuit. Sementara itu, dalam proses routing sirkuit kecepatan tinggi, interferensi silang yang diinduksi oleh paralel pendek jalur sinyal harus dipertimbangkan secara maksimal. Jika distribusi paralel tidak dapat dihindari, ground skala besar dapat disetel di belakang jalur sinyal paralel untuk mengurangi interferensi. Di dua lapisan berseberangan, arah routing harus tegak lurus.
Ground di Sekitar Jalur Sinyal atau Bagian Lokal yang Sangat Penting
Dalam proses desain routing PCB, ground di sekitar disarankan digunakan oleh insinyur pada jalur sinyal yang sangat penting atau bagian lokal. Routing dilakukan untuk sinyal yang kurang rentan terhadap interferensi seperti sinyal jam dan sinyal analog kecepatan tinggi pada saat ground wire untuk perlindungan ditambahkan di periferi, dengan jalur sinyal yang dilindungi di tengah. Ini karena semua jenis routing sinyal tidak dapat membentuk loop, begitu juga ground wire. Namun, jika loop routing sirkuit terbentuk, interferensi besar akan terjadi dalam sistem. Keuntungan routing dengan ground wire yang mengelilingi jalur sinyal mengarah pada penghindaran loop yang efektif dalam proses routing. Disarankan satu atau beberapa kapasitor decoupling berfrekuensi tinggi disetel dekat setiap blok rangkaian terintegrasi. Ketika ground analog atau kawat digital dihubungkan ke ground publik, rantai pengeruh frekuensi tinggi harus dipertimbangkan untuk digunakan. Beberapa jalur sinyal kecepatan tinggi memerlukan perlakuan khusus. Misalnya, sinyal diferensial diperlukan pada lapisan yang sama dan semiringkat mungkin paralel routing. Sinyal apa pun tidak dapat disisipkan antara jalur sinyal diferensial dan masing-masing harus memiliki panjang yang sama.
Selain metode yang disebutkan di atas, saat mendesain routing sinyal PCB, insinyur harus mencoba untuk menghindari cabang kabel sinyal kecepatan tinggi atau membentuk stub. Karena radiasi elektromagnetik yang cukup besar dapat dihasilkan ketika kabel sinyal frekuensi tinggi diletakkan pada lapisan permukaan, kabel sinyal frekuensi tinggi harus diletakkan antara kawat daya dan ground sehingga radiasi yang dihasilkan akan berkurang pada tingkat tinggi karena absorpsi elektromagnetik dari daya dan lapisan bawah.
Tentu saja, dalam proyek praktis, teori tidak pernah lebih dulu dari praktik. Saya ingin berbagi beberapa pengalaman saya dalam hal desain routing PCB. Pertama, jika Anda bukan desain routing tunggal dari sebuah PCB, lalu luangkan waktu yang cukup untuk memeriksa desain para router. Sebuah hati-hati kecil jauh lebih baik daripada banyak perbaikan. Ini adalah ide bodoh untuk mengharapkan para router memahami apa yang Anda pikirkan. Nasihat dan instruksi Anda adalah yang paling penting di tahap awal desain routing. Semakin banyak informasi yang dapat Anda berikan dan semakin banyak Anda terlibat dalam desain, semakin baik PCB yang akan Anda peroleh. Ini adalah metode yang baik: Anda dapat menetapkan titik selesai sementara untuk insinyur desain PCB sehingga prosedur routing akan berjalan secara ketat sesuai langkah-langkah Anda. Metode ini seperti loop tertutup sehingga routing tidak akan menyimpang dari jalur sehingga kemungkinan perbaikan ulang dapat dikurangi ke minimum.
Kemudian instruksi yang harus Anda berikan kepada insinyur routing Anda mencakup: deskripsi singkat fungsi sirkuit; sketsa PCB dengan label tempat input dan output; informasi lapisan PCB seperti ketebalan, jumlah lapisan, informasi detail setiap lapisan sinyal dan plate ground; tipe sinyal yang diperlukan setiap lapisan; persyaratan dalam hal tempat komponen penting; tempat spesifik komponen bypass; signifikansi garis cetak; signifikansi sirkuit yang membutuhkan garis cetak kontrol impedansi; sirkuit yang membutuhkan pemetaan panjang; ukuran komponen; garis cetak, sirkuit atau komponen yang membutuhkan jarak atau keakraban; tipe komponen yang diletakkan di atas atau bawah.
Sumber yang Membantu
• Tips Tata Letak Kecepatan Tinggi
• Teknik Routing PCB Kecepatan Tinggi untuk Mengurangi Pengaruh EMI
• Penelitian Desain PCB Kecepatan Tinggi dalam Sistem Aplikasi Tertanam
• Tantangan Desain PCB Kecepatan Tinggi pada Integritas Sinyal dan Solusinya
• Metode Penekanan Refleksi Sinyal dalam Tata Letak PCB Kecepatan Tinggi
• Analisis Integritas Sinyal dan Desain PCB pada Sirkuit Digital-Analog Campuran Kecepatan Tinggi
• Layanan Manufaktur PCB Lengkap dari PCBCart - Opsi Nilai Tambah Berbagai
• Layanan Assembly PCB Canggih dari PCBCart - Mulai dari 1 potong
