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极速快三在线计划:PCB高速系统噪声抗干扰电路设计

? 2018年07月04日 05:02 ? 次阅读

极速快3是什么彩票 www.ln0d0.cn 高速系统中,噪声干扰的产生是第一影响因素,高频电路还会产生辐射和冲突,而较快的边缘速率则会产生振铃、反射和串扰。如果不考虑高速信号布局布线的特殊性,设计出的电路板将不能正常工作。因此PCB板的设计成功是DSP电路设计过程中非常关键的一个环节。

1 传输线效应

1.1信号完整性

信号完整性主要有反射、振铃、地弹和串扰等现象。PCB板上的走线可等效为图1所示的串联和并联的电容、电阻和电感结构。串联电阻的典型值0.25D./R-4)。55DJft,并联电阻阻值通常很高。将寄生电阻、电容和电感加到实际的PCB连线中之后,连线上的最终阻抗称为特征阻抗zo。

PCB高速系统噪声抗干扰电路设计

如果传输线和接收端的阻抗不匹配,这就会引起信号的反射和振荡。

布线的几何形状,不正确的线端接,经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素的变化均会导致反射。过冲和下冲是信号在电平上升沿和下降沿变化时产生的,会在瞬间产生高于或低于平稳电平的毛刺,容易损坏器件。信号的振铃和环绕振荡分别是由线上不恰当的电感和电容所应起的。振铃可以通过适当的端接予以减小。

当电路中有大的电流涌动时会引起地弹,若有一个较大的瞬态电流在芯片与板的电源平面流过,芯片封装与电源平面间的寄生电感和电阻就会引发电源噪声。串扰是两条信号线之间的耦合问题,信号线之间的互感和互容导致了线上的噪声。容性耦合引发耦合电流,而感性耦合引发耦合电压。PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。

1.2 解决办法

要解决常见的问题需要采取的一些措施:

电源层对电流方向不限制,返回线可沿着最小阻抗即与信号线最接近的路径走。这就可能使电流回路最小,而这将是高速系统首选的方法。但是电源层不排除线路杂波,不注意电源分布路径,所有系统均会产生噪声造成错误。因此需要特殊的滤波器,由旁路电容实现。一般一个l虾到lOp.F的电容放在板上电源输入端,而0.01p.F至U0.1心的电容放在板上每个有源器件的电源、地的管脚之间。旁路电容的作用就像滤波器,大电容(10aF)放在电源输入端,滤除板外产生的低频(60Hz)噪声,板上有源器件产生的噪声在100MHz或更高的频率下会产生谐波,放在每个芯片之间的旁路电容通常比放在板上电源输入端的电容小得多。

根据经验,如果设计中模数混合,将PCB分区为模拟和数字部分,模拟器件放在模拟部分,数字器件放在数字部分,A/D转换器跨区放置。模拟信号和数字信号在各自区内布线,保证数字信号返回电流不会流入到模拟信号的地上。

旁路和去耦是防止能量从一个回路转移到另外一个回路,电源层、底线层、元器件和内部电源连接3个回路区域需要重视。尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线》电源线》信号线,通常信号线宽为:O.2~O.3mm,最细宽度可达0.05“-‘’0.07mm,电源线为1.2”-‘’2.5 n‘’Lrfl。用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用?;蚴亲龀啥嗖惆?,电源,地线各占用一层。为每个集成电路芯片配置一个0.01心的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个l~10心钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kI-Iz~20MHz范围内阻抗小于lQ,而且漏电流很?。∣.5LlA以下)。去耦滤波电容器必须紧靠集成电路安装,力求最短的电容器引线和最小的瞬态电流回路面积,特别是高频旁路电容不能带引线。

对于当系统工作在50MHz时,将产生传输线效应和信号的完整性问题,采取传统措施可以达到比较满意的效果;而当系统时钟达到120MHz时,就需要考虑使用高速电路设计知识,否则基于传统方法设计的PCB将无法正常工作。因此,高速PCB电路设计已经成为电子系统设计师必须掌握的设计技术。

2 PCB高速信号电路设计技术

2.1 高速信号布线

高速信号布线采用多层板既是布线所必须的,也是降低干扰的有效手段。要合理的选择层数来降低印制板尺寸,充分利用中间层来设置屏蔽,实现就近接地,能有效降低寄生电感,缩短信号传输长度,降低信号间的交叉干扰等等,所有这些对高速电路的可靠性工作有利。有资料显示,248第八届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术交流会论文集同种材料时,四层板要比双面板的噪声低20dB。引线弯折越少越好,最好采用全直线,需要转折,可用45度折线或圆弧转折,可以减小高速信号对外的发射和相互间的耦合,减少信号的辐射和反射。

高速电路器件管脚间的引线越短越好。引线越长,带来的分布电感和分布电容值越大,会导致高速电路系统发生反射、振荡等。高速电路器件管脚间的引线层间交替越少越好,就是元件连接过程中所用的过孔越少越好。据测,一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,导致电路的延时明显增加。高速电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,若无法避免平行分布,可以在平行信号线的反面布置大面积的“地”来减少干扰。在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直。

对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施??稍谌缡敝有藕?、高速模拟信号等这些不易受到干扰的信号走线的同时在外围加上?;さ牡叵?,将要?;さ男藕畔呒性谥屑?。各类信号走线不能形成环路,地线也不能形成电流环路。如果产生环路布线电路,将在系统中产生很大的干扰。采用菊*链布线能有效的避免布线时形成环路。应该在每个集成电路块的附近设置一个或几个高频去耦电容。模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流环节。某些高速信号线应特殊处理:差分信号要求在同一层上且尽可能的靠近平行走线,差分信号线之间不允许插入任何信号,并要求等长。

高速信号布线应尽量避免分枝或形成树桩(Stub)。高频信号线走在表层容易产生较大的电磁辐射,将高频信号线布线在电源和地线之间,通过电源和底层对电磁波的吸收,所产生的辐射将减少很多。

2.2 高速时钟信号布线

时钟电路在数字电路中占有重要地位。C64xDSP是C6000平台的最新成员,它具有足够高的处理速度。C64xDSP的高速时钟可达到1.1GHz,为早期C62xDSP的lO倍。所以在未来的DSP现代电子系统应用设计中对时钟布线要求会越来越高。高速时钟信号线优先级最高,一般在布线时,需要优先考虑系统的主时钟信号线。高速时钟信号线信号频率高,要求走线尽量地短,保证信号的失真度最小。

高频时钟,对噪声干扰特别敏感。需要对高频时钟信号线进行?;ず推帘?,将干扰降到最小。

高频时钟(20MHz以上的时钟,或上升沿少于5ns的时钟)必须有地线护送,时钟的线宽至少10rail,护送地线的线宽至少20mil。高频信号线的?;さ叵吡蕉吮匦胗晒子氲夭懔己媒哟?,且每5em左右要打过孔与地层相连;地线护送与数据线基本等长,推荐手工拉线;时钟发送侧必须串接一个22~220Q左右的阻尼电阻。高速时钟信号走线设计尽量设计在同一层上,高速时钟信号线周围尽量没有其他的干扰源和走线。高频时钟连线建议采用星型连接或采用点对点连接,采用T型连接要保证等臂长,尽量减少过孑L数量,在晶振或时钟芯片下需敷铜防止干扰。避免由这些线带来的信号噪声所产生的干扰。

在高速信号布线和高速时钟信号布线时,都要求走线时少打过孑L、少分枝,以免造成树桩,产生信号的反射和串绕。过孔和树桩(Stub)在高速PCB中的影响,不仅反映在对信号的影响,同时也导致导线的阻抗发生变化。而过孔和树桩对阻抗的影响,往往是设计者容易忽略的问题。

要选择合理尺寸的过孔大小。比如对4层到10层的PCB设计来说,常见的选择为10mil/20mil(钻孔/焊盘)或16mil/30mil的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的PCB,也可以使用8mil/18mil的过孔。对电源或地线的过孔可以考虑用较大尺寸,以减少阻抗。电源和地的管脚要就近放置过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,同时,电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。

最新的高密度系统级芯片采用BGA或COB封装,管脚间距日益减小。球间距已低至O.6mm,并且还会继续降低,导致封装器件信号线不可能采用传统的布线工具来引出。目前有两种方法可249第八届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术交流会论文集以解决这个问题:(1)通过球下面的过孔将信号线从下层引出;(2)采用极细布线和自由角度布线在球栅阵列中找出一条引线通道。对这种BGA或COB封装的高密度器件而言,采用宽度和空间极小的布线方式是惟一可行的,只有这样,才能保证较高的成品率和可靠性,满足高速设计要求。

2.3 BGA封装的焊盘设计

随着器件封装技术的发展,器件的封装相对尺寸越来越小。TMS320C6000系列器件有多达352个引脚,因为BGA脚间距密集,过孔离管脚很近,会产生很大的电感。对高速信号也是有害的,所以在BGA散孔时,尽量采用较小的孔。BGA的焊盘大小和BGA的脚间距之间有一个对应的关系,但不能大于BGA管脚小球的直径,通常约为它的l/10~l/5。BGA焊盘旁的过孔、焊盘在元件面均需塞孔和覆盖绿油,为了BGA的焊接,周围2era内不能出现其他器件。

3 结论

数字信号处理器是信号处理的核心,而随着高频器件的普及,印制板密度增加,干扰加大,信号质量的提高已提到了设计的首要地位。而高速DSPs的PCB电路板设计是一个非常复杂的设计过程。在进行高速电路设计时有多个因素需要加以考虑,这些因素又是相互对应。如高速器件布局时位置靠近,虽可以减小延时,但可能产生串扰和显着的热效应;走线时高速信号尽量布线在内层和少打过孔也是一个矛盾。因此在设计中,需要综合考虑各有利因素,做出全面的电路设计。

只有这样才能设计出抗干扰能力强,性能稳定,实时性高的高质量PCB电路板。

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为什么PCB会出现开路呢?怎样改善?

PCB布线设计原则及对布线设计的工艺要求

数字地、模拟地要分开,对低频电路,地应尽量采用单点并联接地;高频电路宜采用多点串联接地。对于数字电路...

发表于 2018-06-06 14:34 ? 1636次阅读
PCB布线设计原则及对布线设计的工艺要求

电压调整器相关基础知识运用指南:线性调整器的相关...

CMOS线性调整器的输出电压已被预先设定几乎不能用外置电阻来调整输出电压,而由0.1V或0.05V间...

发表于 2018-06-06 11:36 ? 1050次阅读
电压调整器相关基础知识运用指南:线性调整器的相关...

PCB电路设计过程中电磁干扰等问题的讨论

所谓PCB(Printed Circuit Board),实际上就是印制线路板,它是一种较为重要的电...

发表于 2018-06-06 10:24 ? 257次阅读
PCB电路设计过程中电磁干扰等问题的讨论

PCB设计的测试点的添加原则

负片(Negative)指一块区域,在计算机和胶片中看来是透明的地方 代表有物质(如铜箔,阻焊…)。...

发表于 2018-06-05 15:23 ? 680次阅读
PCB设计的测试点的添加原则

PCB布线、焊接技巧及注意事项

输入端与输出端的边线应避免相邻平行, 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直...

发表于 2018-06-05 09:41 ? 712次阅读
PCB布线、焊接技巧及注意事项

Zynq-7000 AP SoC如何搭建Smar...

10多年来,越来越多的应用已采用嵌入式计算机架构,将基于ARM的不同SoC和FPGA整合在同一印刷电...

发表于 2018-06-04 13:47 ? 281次阅读
Zynq-7000 AP SoC如何搭建Smar...

大牛改装电子胸牌

但是因驱动GPIO中有用到PA13, PA14引脚,故中途调试时,调试一次后,就没办法再调试了,SW...

发表于 2018-06-03 09:38 ? 552次阅读
大牛改装电子胸牌

MOSFET等大型焊盘的背面可以打过孔

这个要看生产制造的工艺,现在在一些制造比较好的工厂,对于高密度的产品是非常常见的,这就叫VIP vi...

发表于 2018-06-03 09:32 ? 617次阅读
MOSFET等大型焊盘的背面可以打过孔

ADI在线研讨会:PCB(印制电路板)布局布线指...

PCB布局布线是产品设计中的重要一步,PCB布局布线的好坏将直接影响电路的性能。 本次PCB(印制...

发表于 2018-06-03 02:45 ? 318次阅读
ADI在线研讨会:PCB(印制电路板)布局布线指...

PCB底板变形的5种修正方法的详细概述

对于pcb抄板来说,稍有不慎,可能就会导致底板变形,如果不改善的话,会影响pcb抄板的质量和性能,如...

发表于 2018-06-02 11:51 ? 745次阅读
PCB底板变形的5种修正方法的详细概述

如何避免僵尸进程,多线程的实现原理

创建一个进程时,它的第一个线程称为主线程(Primary thread),由系统自动生成。然后可以由...

发表于 2018-05-31 14:37 ? 2077次阅读
如何避免僵尸进程,多线程的实现原理

一文读懂PCB电镀锌的目的和特征

PCB电镀锌的特点叙述 PCB电镀锌目的是为了防止钢铁类物体被腐蚀,提高钢铁的耐蚀性及使用寿命,同时...

发表于 2018-05-31 05:57 ? 176次阅读
一文读懂PCB电镀锌的目的和特征

PCB设计:印制电路板电镀和蚀刻质量问题分析

侧蚀问题是蚀刻参数中经常被提出来讨论的一项,它被定义为侧蚀宽度与蚀刻深度之比,称为蚀刻因子。在印刷电...

发表于 2018-05-31 05:54 ? 142次阅读
PCB设计:印制电路板电镀和蚀刻质量问题分析

天线的种类介绍 让无线产品传输距离更远

随着技术的进步,为了节省研发周期,不少厂商都推出各种各样的成品天线。然而如果工程师选择不当,不仅起不...

发表于 2018-05-30 16:38 ? 1953次阅读
天线的种类介绍 让无线产品传输距离更远

PCB板夹膜原因分析

此图形板D/F最小线隙2.5 mil (0.063mm),独立线较多且分布不均,一般厂家电镀线均匀性...

发表于 2018-05-30 14:13 ? 643次阅读
PCB板夹膜原因分析

PCB上被动组件的隐藏行为和特性分析

传统上,EMC一直被视为「黑色魔术(black magic)」。其实,EMC是可以藉由数学公式来理解...

发表于 2018-05-30 11:53 ? 725次阅读
PCB上被动组件的隐藏行为和特性分析

工程师画PCB的时候遇到一些连接器件

单声道耳机插座也可以用作输入。要注意的是A为地,B应该接输入端,而F端应该接地。在没有耳机接头接入的...

发表于 2018-05-30 08:43 ? 1012次阅读
工程师画PCB的时候遇到一些连接器件

任天堂优化手柄PCB 解决Joy-Con连接问题

任天堂提交了一份关于新型号Joy-Con手柄的FCC认证文档,里面还附带了新手柄的照片。从照片上看新...

发表于 2018-05-29 15:43 ? 533次阅读
任天堂优化手柄PCB 解决Joy-Con连接问题

C&K Components 推出新的、...

全球领先的触摸开关、摇杆开关、摇摆开关和高可靠性连接器制造商 C&K Components 推出了新...

发表于 2018-05-29 11:13 ? 147次阅读
C&K Components 推出新的、...

过来人谈模拟电子学习历程

时光总在不经意间流逝,似白驹过隙。这学期开学以来一直比较忙吧,各种事项夹杂在一起,五月份弄完了论文,...

发表于 2018-05-28 11:22 ? 672次阅读
过来人谈模拟电子学习历程

从最大车用PCB厂台湾敬鹏大火分析软性透明导电膜...

1.全球最大车用PCB厂台湾敬鹏大火,5名消防员殉职; 2.软性电子产品崛起 软性透明导电膜跃居关键...

发表于 2018-05-26 09:46 ? 2071次阅读
从最大车用PCB厂台湾敬鹏大火分析软性透明导电膜...

一文详解高速PCB的EMC设计原则

本文主要介绍了高速PCB的EMC设计原则,首先介绍了PCB设计的EMC基础知识,其次阐述了PCB中E...

发表于 2018-05-25 15:58 ? 480次阅读
一文详解高速PCB的EMC设计原则

PCB为什么要运用含磷的铜球_磷铜球在PCB中的...

本文主要介绍的是PCB的磷铜球,首先介绍了PCB电镀铜为什么要运用含磷的铜球,其次阐述了磷铜球在PC...

发表于 2018-05-25 15:40 ? 271次阅读
PCB为什么要运用含磷的铜球_磷铜球在PCB中的...

如何画双层pcb板_PCB双层板的布线原则

PCB板是重要的电子部件,是所有电子元器件的母体,从上世初开始出现到现在也变得越来越复杂,从单层到双...

发表于 2018-05-25 15:19 ? 558次阅读
如何画双层pcb板_PCB双层板的布线原则

单片机的一生如同人类

一阵铃声吵醒你(wake up,激活),你感觉很饿,于是大哭(Alarm Ring),父母马上来喂你...

发表于 2018-05-25 15:13 ? 945次阅读
单片机的一生如同人类

新一代的空气能加热泵工作原理,空气源热泵到底有多...

电热棒老化、电热棒?;げ愀?、氧化、引起漏电、短路等是工厂引发火灾的最大隐患?;毓死昀词Щ鸸こУ幕?..

发表于 2018-05-25 15:03 ? 1217次阅读
新一代的空气能加热泵工作原理,空气源热泵到底有多...

浅谈iPhoneX双层PCB和双电池设计及其必要...

iphonex还首次采用了iPhoneX双层PCB和双电池设介绍双电池的设计,首先跟随小编来了解一下...

发表于 2018-05-25 15:00 ? 528次阅读
浅谈iPhoneX双层PCB和双电池设计及其必要...

PCB技术发展综述_pcb技术前景分析

本文首先分别介绍了中国、全球、日本、美国PCB的发展现状,其次阐述了PCB的技术变化及市场趋势,最后...

发表于 2018-05-25 09:48 ? 385次阅读
PCB技术发展综述_pcb技术前景分析

PCB设计高速模拟输入信号走线方法及规则

本文主要详解PCB设计高速模拟输入信号走线,首先介绍了PCB设计高速模拟输入信号走线方法,其次阐述了...

发表于 2018-05-25 09:06 ? 691次阅读
PCB设计高速模拟输入信号走线方法及规则

开关电源SCH版图的设计与开关电源PCB版图的设...

印制线路板根据其层数的多少,可以分为:单面板、双面板和多层板。2.1 单层板对于一块电路板来说,已经...

发表于 2018-05-25 08:54 ? 1556次阅读
开关电源SCH版图的设计与开关电源PCB版图的设...

PCB板变形的危害_PCB变形的原因_PCB变形...

本文首先介绍了PCB板变形的危害,其次分析了产生PCB板变形的原因,最后阐述了如何改善PCB变形的措...

发表于 2018-05-24 18:01 ? 472次阅读
PCB板变形的危害_PCB变形的原因_PCB变形...

PCB为什么要把导电孔塞孔_pcb设计之导电孔塞...

随着电子产品向“轻、薄、短、小”方向发展,PCB也向高密度、高难度发展,因此出现大量SMT、BGA的...

发表于 2018-05-24 17:24 ? 190次阅读
PCB为什么要把导电孔塞孔_pcb设计之导电孔塞...

PCB冲孔常见的十大瑕疵_PCB冲孔有瑕疵的解决...

本文主要介绍了PCB冲孔常见的十大瑕疵以及解决办法,分别有毛刺、铜箔面孔口周围凸起、孔口铜泊向上翻起...

发表于 2018-05-24 16:40 ? 265次阅读
PCB冲孔常见的十大瑕疵_PCB冲孔有瑕疵的解决...

布局PCB智能制造,研华共享平台方案齐出

如上所述,实现智能制造的首要任务是为现场设备添增联网功能。为此,TPCA积极推动SECS/GEM规范...

发表于 2018-05-24 16:30 ? 1213次阅读
布局PCB智能制造,研华共享平台方案齐出

高层线路板在生产中遇到的主要加工难点

由于传统曝光机的解析能力在50μm左右,对于高层板生产制作,可以引进激光直接成像机(LDI),提高图...

发表于 2018-05-23 17:30 ? 746次阅读
高层线路板在生产中遇到的主要加工难点

崇达技术专注于PCB小批量板,为该细分行业领先

目前,公司的产能利用率高,几乎处于超负荷生产状态。通过江门崇达和大连崇达技改项目,公司能有效的提高生...

发表于 2018-05-23 17:24 ? 957次阅读
崇达技术专注于PCB小批量板,为该细分行业领先

PCB上镀金与镀银是否有差别?

PCB表面需要焊接元件,就要求有一部分铜层暴露在外用于焊接。这些暴露在外的铜层被称为焊盘,焊盘一般都...

发表于 2018-05-23 17:21 ? 940次阅读
PCB上镀金与镀银是否有差别?

一文了解pcb贴装元器件焊盘设计规范

PCB焊盘元件通过PCB上的引线孔,用焊锡焊接固定在PCB上,印制导线把焊盘连接起来,实现元件在电路...

发表于 2018-05-23 15:47 ? 187次阅读
一文了解pcb贴装元器件焊盘设计规范

PCB信号完整性有哪几步_如何确保PCB设计信号...

本文首先介绍了PCB信号完整性的问题,其次阐述了PCB信号完整性的步骤,最后介绍了如何确保PCB设计...

发表于 2018-05-23 15:08 ? 663次阅读
PCB信号完整性有哪几步_如何确保PCB设计信号...

有源晶振的EMC设计

原理图设计要点:(1)、晶振电源去耦非常重要,建议加磁珠,去耦电容选两到三个,容值递减。(2)、时钟...

发表于 2018-05-22 16:03 ? 767次阅读
有源晶振的EMC设计
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