Какие аспекты следует учитывать при успешном производстве печатных плат 

Мы все знаем, что сделать PCB – плату – это превратить хорошо спроектированную принципиальную схему в реальную PCB – плату, не стоит недооценивать этот процесс, есть много принципиальных вещей, которые трудно реализовать в проекте, или то, что другие могут достичь, но другие не могут этого сделать, поэтому сделать PCB – плату нетрудно, но сделать PCB – плату нелегко.
Две большие трудности в области микроэлектроники связаны с обработкой высокочастотных сигналов и слабых сигналов, в этом отношении уровень производства PCB особенно важен, тот же принципиальный дизайн, одни и те же компоненты, PCB, созданные разными людьми, имеют разные результаты, так как мы можем сделать хорошую PCB – плату? Исходя из нашего прошлого опыта, мы хотели бы высказать свои мнения по следующим вопросам:
Во – первых, нужно четко сформулировать цели
Принимая задачу проектирования, мы должны сначала уточнить его цель проектирования, является ли обычная плата PCB, высокочастотная плата PCB, небольшая плата PCB для обработки сигналов или как высокочастотная, так и небольшая плата PCB для обработки сигналов, если это обычная плата PCB, до тех пор, пока макетная проводка является разумной и аккуратной, точный механический размер может быть правильным, если есть линия средней нагрузки и длинная линия, мы должны использовать определенные средства для обработки, чтобы уменьшить нагрузку, длинная линия должна быть усилена приводом, с упором на предотвращение длинного отражения. Когда на панели есть сигнальные линии, превышающие 40 МГц, эти сигнальные линии должны быть рассмотрены с особым вниманием, таким как межлинейные помехи. Если частота выше, существует более строгое ограничение длины проводки. Согласно сетевой теории распределенных параметров, взаимодействие между высокоскоростными схемами и их соединениями является решающим фактором и не может быть проигнорировано при проектировании системы. По мере увеличения скорости передачи дверей противодействие на линии сигнала будет соответственно увеличиваться, последовательные помехи между соседними линиями сигнала будут увеличиваться пропорционально, как правило, потребление энергии и тепловое рассеяние высокоскоростных схем также велики, при выполнении высокоскоростных PCB следует уделять достаточное внимание.
Когда на панели есть слабые сигналы милливольтового или даже микровольтного уровня, эти сигнальные линии требуют особого внимания. Маленькие сигналы, потому что они слишком слабы, очень уязвимы для помех других сильных сигналов, и меры защиты часто необходимы, иначе это значительно снизит отношение сигнала к шуму. Таким образом, полезные сигналы заглушаются шумом и не могут быть эффективно извлечены.
Настройка пластины также должна быть рассмотрена на этапе проектирования, физическое положение тестовой точки, изоляция тестовой точки и другие факторы нельзя игнорировать, потому что некоторые небольшие сигналы и высокочастотные сигналы не могут быть непосредственно добавлены зондом для измерения.
Кроме того, необходимо учитывать некоторые другие релевантные факторы, такие как количество слоев пластины, использование формы упаковки компонентов, механическая прочность пластины и так далее. Перед тем, как сделать PCB – панель, вы должны сделать дизайн, который знает цель.

II. Понимание функций используемых компонентов Требования к монтажу кабелей
Мы знаем, что некоторые специальные компоненты имеют особые требования к компоновке проводки, такие как усилители аналоговых сигналов, используемые в LOTI и APH, которые требуют плавного питания и небольших волн текстуры. Моделирование малых сигнальных сегментов должно быть как можно дальше от силовых устройств. На панели OTI небольшая часть усиления сигнала также специально оснащена экраном для защиты от рассеянных электромагнитных помех. Чип GLINK, используемый на панели NTOI, использует технологию ECL с большим потреблением энергии и сильным нагревом, проблема охлаждения должна быть специально рассмотрена при компоновке, если используется естественное охлаждение, чип GLINK должен быть размещен в более плавном потоке воздуха, и рассеянное тепло не оказывает большого влияния на другие чипы. Кроме того, следует уделять должное внимание потенциальному серьезному загрязнению источников питания, если на панели установлены трубы или другие мощные устройства.
III. Соображения относительно компоновки компонентов
Одним из первых факторов, которые необходимо учитывать при компоновке компонентов, является электрическая производительность, соединяющая тесно связанные компоненты, насколько это возможно, особенно для некоторых высокоскоростных линий, компоновка должна быть как можно короче, сигнал мощности и устройство малого сигнала должны быть разделены. В соответствии с предпосылкой удовлетворения характеристик схемы, но также учитывать аккуратное размещение компонентов, красоту, удобство тестирования, механический размер пластины, положение розетки и т. Д. Также необходимо серьезно рассмотреть.
Задержка передачи по линиям заземления и межсоединения в высокоскоростных системах также является первым фактором, который следует учитывать при проектировании системы. Время передачи сигнальной линии оказывает большое влияние на общую скорость системы, особенно на высокоскоростные схемы ECL, и, хотя сам блок интегральной схемы имеет высокую скорость, скорость системы может быть значительно снижена из – за увеличения времени задержки, вызванного обычным соединением на нижней плате (задержка около 2 НС на длину линии 30 см). Как и регистр сдвига, синхронный рабочий элемент, такой как счетчик синхронизации, лучше всего поместить на одну и ту же плагинную панель, потому что время задержки передачи сигнала часов на разные плагины не одинаково, что может привести к ошибке производителя регистра сдвига, и если он не может быть помещен на одну доску, длина линии часов, подключенной к каждой плагинной панели от источника часов общего времени, должна быть одинаковой.
IV. Соображения в отношении проводки
С завершением проектирования OTNI и звездных волоконно – оптических сетей в будущем потребуется больше панелей с высокоскоростными линиями сигнала более 100 МГц, и здесь будут представлены некоторые основные концепции высокоскоростных линий.

Линия передачи:
Любой « длинный» канал сигнала на печатной плате может рассматриваться как линия передачи. Если задержка передачи по этой линии намного короче, чем время подъема сигнала, то все основные отражения, полученные во время подъема сигнала, будут затоплены. Больше не представляет чрезмерного импульса, отдачи и вызова, для большинства современных схем MOS, поскольку время подъема намного больше, чем время задержки передачи линии, линия может быть длинной в метр без искажения сигнала. Для более быстрых логических схем, особенно сверхскоростных ECL.
В случае интегральных схем, из – за увеличения боковой скорости, без других мер длина линии должна быть значительно сокращена, чтобы сохранить целостность сигнала.
Существует два способа, которые позволяют высокоскоростным схемам работать на относительно длинной линии без серьезных искажений формы волны, TTL использует метод фиксации диода Шотки на краю быстрого спуска, так что избыточный импульс фиксируется на уровне диода ниже, чем потенциал земли, что уменьшает заднюю амплитуду отдачи, а более медленный край подъема допускает чрезмерный импульс, но он распадается относительно высоким выходным сопротивлением схемы (50 – 80 Ом) на уровне “H”. Кроме того, из – за большой антиинтерференционной устойчивости состояния уровня « H » проблема отдачи не очень заметна, для устройств серии HCT, если использовать комбинацию диодной фиксации Шотки и последовательного метода соединения конца сопротивления, эффект улучшения будет более очевидным.
Когда есть вентиляция вдоль линии сигнала, описанный выше метод формирования TTL кажется несколько неадекватным при более высоких битовых скоростях и более быстрых боковых скоростях. Поскольку в линиях есть отраженные волны, они, как правило, синтезируются при высоких скоростях, вызывая серьезные искажения сигнала и снижение помехоустойчивости. Поэтому для решения проблемы отражения в системах ECL обычно используется другой метод: метод согласования линейного сопротивления. Этот метод позволяет контролировать отражение и гарантировать целостность сигнала.
Строго говоря, он сказал, что линии передачи не очень нужны обычным устройствам TTL и CMOS с более медленными боковыми скоростями. Для высокоскоростных устройств ECL с более быстрыми боковыми скоростями линии передачи не всегда нужны. Но при использовании линий передачи они имеют преимущество прогнозирования задержки соединения и управления отражениями и колебаниями путем согласования сопротивлений.
Основные факторы, определяющие использование линии передачи, заключаются в следующем:
Это: (1) скорость вдоль сигнала системы, (2) расстояние соединения (3) емкостные нагрузки (сколько веет), (4) резистивные нагрузки (способ соединения конца линии); (5) Допустимый процент отдачи и перенапряжения (степень снижения сопротивляемости переменному току).

2 Несколько типов линий передачи
(1) Коаксиальные кабели и двойные скрутки: они часто используются для соединения между системой и системой. Сопротивление коаксиального кабеля обычно составляет 50 Ом и 75 Ом, а двойной кабель обычно 110 Ом.
(2) Микроскопические провода на печатных платах
Микрополосная линия представляет собой полосчатую направляющую (сигнальную линию), отделенную диэлектриком от плоскости Земли. Если толщина, ширина и расстояние между линией и плоскостью земли поддаются контролю, то ее характеристическое сопротивление также поддается контролю. Свойственное сопротивление Z0 для микрополосных линий:
(3) Ленточные линии в печатных пластинах
Ленточная линия представляет собой медную ленту, расположенную между двумя слоями проводящей плоскости диэлектрика. Если толщина и ширина линии, диэлектрическая константа среды и расстояние между двумя слоями проводящей плоскости управляемы, то характеристическое сопротивление линии также управляемо, а характеристическое сопротивление полосы составляет:
3. Конечная линия передачи
На приемном конце линии соединяется резистивный конец, равный характеристическому сопротивлению линии, и линия передачи называется параллельным соединением. Он в основном используется для получения лучших электрических характеристик, включая привод распределенных нагрузок.
Иногда, чтобы сэкономить на потреблении энергии, резистор на противоположном конце последовательно соединяется с 104 конденсатором, чтобы сформировать цепь на конце переменного тока, которая может эффективно снизить потери постоянного тока.
Сопротивление последовательно соединяется между приводом и линией передачи, в то время как терминал линии больше не подключается к сопротивлению конца, этот метод соединения конца называется последовательным соединением конца. Перерывы и звонки на более длинных линиях можно контролировать с помощью последовательного затухания или последовательного соединения. Последовательное демпфирование достигается с помощью небольшого сопротивления (обычно от 10 до 75 Ом), последовательно подключенного к выходу приводного двери. Этот метод демпфирования подходит для соединения с линиями, которые контролируются характеристическим сопротивлением (например, проводка фундамента, плата безземельной плоскости и большинство обмотки и т. Д.).
Значение последовательного сопротивления при последовательном соединении и сумма выходного сопротивления цепи (приводной двери) равны характеристическому сопротивлению линии передачи. Последовательное соединение имеет недостатки, которые могут быть использованы только в терминале для набора общей нагрузки и более длительных задержек передачи. Однако это может быть преодолено путем использования избыточных последовательных оконечных линий передачи.

4) Бесконечные линии передачи
Если задержка линии намного короче, чем время подъема сигнала, передающая линия может быть использована без последовательного или параллельного соединения, а если двухсторонняя задержка (время, в течение которого сигнал проходит один раз по линии передачи) на нескончаемом соединении короче, чем время подъема импульсного сигнала, то обратный импульс, вызванный нелинейным соединением, составляет около 15% от логического маятника. Максимальная длина открытого маршрута приблизительно: Lmax
В формуле: tr – время подъема
TPD Время задержки передачи на единицу длины линии
5 Сравнение нескольких способов соединения
Параллельные и последовательные соединения имеют свои преимущества, какой из них используется или оба, в зависимости от хобби дизайнера и системных требований.
Основными преимуществами параллельного соединения являются скорость системы и полная передача сигнала в режиме онлайн без искажений. Нагрузка на длинной линии не влияет ни на время задержки передачи приводного клапана, приводящего длинную линию, ни на боковую скорость сигнала, но увеличивает время задержки передачи сигнала вдоль этой длинной линии. При приводе большого вентилятора нагрузка может быть распределена вдоль разветвленной короткой линии, в отличие от терминала, который должен быть полностью загружен в Интернете, как это происходит в последовательном соединении.
Метод последовательного соединения позволяет цепи приводить в движение несколько параллельных линий нагрузки, приращение времени задержки, вызванное последовательным соединением из – за емкостной нагрузки, примерно в два раза больше, чем у соответствующего параллельного соединения, в то время как короткая линия замедляет боковую скорость и увеличивает время задержки приводного двери из – за емкостной нагрузки, Тем не менее, последовательные помехи, передаваемые вдоль последовательного соединения, меньше, чем у параллельного соединения, главным образом потому, что амплитуда сигнала, передаваемого вдоль последовательного соединения, составляет лишь половину логического колебания, поэтому ток переключателя имеет только половину энергии сигнала параллельного выключателя, а последовательные помехи меньше.
Выбор между двумя или многослойными пластинами для PCB зависит от максимальной рабочей частоты и сложности системы цепей, а также от требований к плотности сборки. При частоте часов более 200 МГц предпочтительно использовать многослойные панели. Если рабочая частота превышает 350 МГц, лучше всего использовать тетрафторэтилен в качестве печатной платы в качестве диэлектрического слоя, потому что его высокочастотный распад меньше, паразитическая емкость меньше, скорость передачи быстрее, а также из – за большого Z0 и экономии энергии, линия печатной платы имеет следующие основные требования:
(1) Все параллельные сигнальные линии должны иметь как можно больший интервал между собой, чтобы уменьшить последовательные помехи. Если есть две линии сигнала, расположенные ближе друг к другу, лучше всего пройти заземление между двумя линиями, что может служить экраном.
(2) При проектировании линии передачи сигнала избегайте резких поворотов, чтобы предотвратить мутацию характеристического сопротивления линии передачи и вызвать отражение, насколько это возможно, спроектировано как однородная дуговая линия определенного размера.

(3) Ширина печатной линии может быть рассчитана в соответствии с формулой расчета характеристического сопротивления микрополосных и полосчатых линий, описанной выше, а характеристическое сопротивление микрополосных линий на печатной плате обычно составляет от 50 до 120 Ом. Чтобы получить большое характеристическое сопротивление, ширина линии должна быть очень узкой. Но очень тонкие линии нелегко сделать. В сочетании с различными факторами, обычно лучше выбрать значение сопротивления около 68 Ом, так как выбор свойственного сопротивления 68 Ом обеспечивает оптимальный баланс между временем задержки и потреблением энергии. Линия передачи мощностью 50 Ом будет потреблять больше энергии; Большие сопротивления могут уменьшить потребление энергии, но могут сделать время задержки передачи отвратительным. Поскольку отрицательная конденсаторная линия может привести к увеличению времени задержки передачи и снижению сопротивления характеристик. Однако собственная емкость на единицу длины отрезка с низким характеристическим сопротивлением относительно велика, поэтому время задержки передачи и характеристическое сопротивление меньше зависят от емкости нагрузки. Важной особенностью линии передачи с подходящим концом является то, что разветвленная короткая линия не должна влиять на время задержки линии. Когда Z0 составляет 50 раз. Длина разветвленной короткой линии должна быть ограничена 2,5 см, чтобы избежать больших звонков.
(4) Для двухсторонней пластины (или четырехслойной линии в шестислойной пластине). Линии с обеих сторон монтажной платы должны быть перпендикулярны друг другу, чтобы предотвратить последовательные помехи производителей взаимной индукции.
(5) Если на печатной пластине установлены устройства с большим током, такие как реле, индикатор, рупор и т. Д. Их заземление лучше всего отделить друг от друга, чтобы уменьшить шум на линии, которая должна быть прикреплена к отдельной геошине на панели плагина и задней панели, и эти независимые заземления должны быть также соединены с местом соединения всей системы.
(6) Если на панели имеется небольшой усилитель сигнала, слабая линия сигнала перед усилением должна быть удалена от сильной линии сигнала, а линия прохождения должна быть как можно короче и, по возможности, защищена наземной линией.