Khi đặt ra dấu vết bảng mạch, tôi cần xem xét những trở kháng nào?

Tôi thực hiện thiết kế mạch tốc độ thấp cho vi điều khiển và như vậy (thường ở mức dưới 20 MHz), và bây giờ tôi bắt đầu sử dụng một số mạch tốc độ cao hơn. Điều tôi muốn biết là:

• Những xem xét cần phải được thực hiện cho dấu vết trong các mạch tốc độ cao?

• Tôi có phải khớp trở kháng phù hợp với từng dòng giữa hai thiết bị tốc độ cao không?

• Có phải tất cả các dấu vết cần phải có cùng chiều dài?

• Có một tài liệu tham khảo tốt cho các quy tắc này?

• Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các công cụ thiết kế mạch nguồn mở ( gEDA và công ty) không?

(Tôi nên nói ngay từ đầu rằng tôi có một số kinh nghiệm với các bảng trong dải tần 100 MHz, nhưng tôi không phải là một chuyên gia.)

Tài liệu tham khảo chính là Thiết kế kỹ thuật số tốc độ cao của Johnson và Graham. Johnson cũng đã viết một phần tiếp theo tiên tiến hơn, Tuyên truyền tín hiệu tốc độ cao, vào năm 2003.

Bạn có thể đặt ra bất kỳ hội đồng nào với gEDA và công ty, nhưng nó có thể trở nên khó khăn tùy tiện đến mức tôi sẽ tìm kiếm một công cụ tốt hơn nếu bạn có thể có được nó. Kết hợp độ dài của nhiều dấu vết bằng tay trở nên tẻ nhạt một cách nhanh chóng.

Đối với những gì bạn thực sự cần phải làm với dấu vết, đây là những điều tôi coi chừng:

1. Độ dài của dấu vết bắt đầu quan trọng khi dấu vết của bạn dài hơn 1/6 cạnh tăng của tín hiệu số. Đối với thời gian tăng 1 ns trên PCB thông thường, cạnh tăng lên khoảng 6 inch, vì vậy bạn muốn dấu vết của mình dài hơn 1 inch.

2. Bạn muốn kết hợp việc chấm dứt dấu vết của bạn với trở kháng đặc tính của chúng để ngăn chặn tín hiệu phản xạ. Trong thực tế, điều này có nghĩa là đặt một điện trở xuống đất ngay trước khi dấu vết đến đích hoặc đặt một điện trở nối tiếp khi bắt đầu theo dõi. Tôi đã tìm thấy các sơ đồ trong chương 12 của Thiết bị điện tử tương tự của Crecraft và Gergely đáng để nhìn chằm chằm vào thời lượng dài: http://books.google.com.vn/books?id=lS7qN6iHyBYC&lpg=PP1&ots=cg6ZMM2GI1&dq=analog = PA296 # v = snippet & q = tuyên truyền% 20of% 20a% 20pulse & f = false datasheets của nhà sản xuất đôi khi sẽ có các đề án chấm dứt được đề xuất.

3. Khi tốc độ tín hiệu của bạn tăng lên, bạn phải bắt đầu lo lắng về điện áp gây ra trong các dấu vết lân cận do độ tự cảm lẫn nhau và dòng điện thay đổi nhanh chóng (V = L * di / dt). Mọi người gọi đây là "xuyên âm." Điều này có nghĩa là bạn cần để các dấu vết cách xa nhau, sử dụng mặt phẳng dưới tất cả các dấu vết của bạn và / hoặc đặt dấu vết trên mặt đất ("dấu vết bảo vệ") giữa các dấu vết bạn đang cố gắng cô lập.

Đó là tất cả những gì tôi thực sự lo lắng trong thực tế.

Đối với tín hiệu số tốc độ cao, bạn sẽ muốn khớp trở kháng của dấu vết với trở kháng đầu ra của trình điều khiển đầu ra của tín hiệu. Nhiều đường truyền tín hiệu cũng yêu cầu chấm dứt. Điều này làm giảm phản xạ và nhiễu liên ký hiệu. Trở kháng của dấu vết được xác định chủ yếu bởi chiều rộng và chồng lên PCB, nhưng đường dẫn tín hiệu cũng đóng một vai trò. Chuyển đổi các lớp hoặc định tuyến tín hiệu qua mặt phẳng phân chia sẽ tạo ra sự gián đoạn trở kháng và sẽ làm giảm tốc độ tối đa mà liên kết có thể hoạt động.

Các yêu cầu khớp chiều dài theo dõi sẽ được điều khiển bởi các yêu cầu về thời gian của giao thức bus được sử dụng bởi các tín hiệu. Eb, giao diện bộ nhớ DDR sẽ yêu cầu tín hiệu DQ (dữ liệu) đến trong vòng rất nhiều pico-giây của tín hiệu DQS (nhấp nháy). Một ước tính sơ bộ của sự không phù hợp có thể được tính toán từ sự không phù hợp chiều dài dấu vết và độ trễ lan truyền của đường truyền. Các kỹ sư toàn vẹn tín hiệu tạo ra các phân tích chính xác hơn về độ lệch thời gian bằng cách chạy các mô phỏng cấu trúc liên kết định tuyến và mô hình của trình điều khiển I / O.

Một tài liệu tham khảo tuyệt vời về chủ đề này là cuốn sách của Tiến sĩ Howard Johnson "Thiết kế kỹ thuật số tốc độ cao: Cẩm nang ma thuật đen" (http://www.amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241)

Jason

Tất cả điều này thực sự phụ thuộc vào ý của bạn là "tốc độ cao".

Yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định xem bạn có cần chấm dứt hay không là lượng thời gian cần thiết để tăng giá trị. Nếu thời gian tăng của bạn là 100 ps, ​​thì không thành vấn đề nếu bạn là 100 MHz hoặc 10 MHz, phản xạ vẫn sẽ làm bạn tổn thương. Nhưng phản xạ chỉ là một vấn đề khi bạn đạt đến độ dài "đường truyền". Tôi nghĩ đó là một cái gì đó giống như ... cứ sau 300 ps thời gian tăng bạn có thể đi khoảng một inch mà không bị chấm dứt. Vì vậy, trong thời gian tăng 0,9 ns, bạn có thể đi khoảng ba inch.

Theo như trở kháng của dấu vết, bạn nên google "microstrip". Bạn sẽ cần một mặt phẳng vững chắc bên dưới dấu vết. Sau đó, khoảng cách của dấu vết từ mặt phẳng (được xác định bởi bảng xếp chồng) và chiều rộng của dấu vết, phần lớn sẽ xác định trở kháng dấu vết. Nhiều công cụ thiết kế PCB sẽ tự động tính toán trở kháng theo dõi cho bạn.

Bạn không cần phải tạo ra các dấu vết có cùng độ dài trừ khi mạch của bạn yêu cầu. Ví dụ, bộ nhớ DDR yêu cầu nó trong một số lượng nhất định và dấu vết vi sai yêu cầu nó.

Tiêu chuẩn cho mô phỏng là HyperLynx (bởi Mentor). LineSim thực hiện bố trí trước; BoardSim không bố trí bài.