Trasowanie PCB: EMI i integralność sygnału, zwracaj aktualne pytania

Jeśli mam jakąś lekcję EMI / SI, którą wziąłem, to w jak największym stopniu zminimalizować pętle powrotne. Możesz pracować z wieloma wytycznymi EMI / SI z tego jednego prostego stwierdzenia.

Jednak nie widziałem ani nigdy nie widziałem Hyperlynx ani jakiegokolwiek pełnego narzędzia do symulacji RF ... trudno jest sobie wyobrazić, na czym konkretnie muszę się skoncentrować. Moja wiedza jest również w całości oparta na książkach / Internecie ... nieformalna lub oparta na zbyt wielu dyskusjach z ekspertami, więc prawdopodobnie mam dziwne koncepcje lub luki.

Tak sobie wyobrażam, że mam dwa główne elementy do sygnału zwrotnego. Pierwszym z nich jest sygnał zwrotny niskiej częstotliwości (DC-ish), który następuje ogólnie, tak jak można się spodziewać ... wzdłuż najniższej ścieżki rezystancji przez sieć energetyczną / płaszczyznę.

Drugi element to sygnał zwrotny o wysokiej częstotliwości, który próbuje podążać śladem sygnału na płaszczyźnie uziemienia. Jeśli przełączysz warstwy, powiedzmy górną warstwę, na dolną warstwę na 4-warstwowej płycie (sygnał, ziemia, moc, sygnał), sygnał zwrotny HF będzie, jak rozumiem, spróbuje skoczyć z płaszczyzny uziemienia do płaszczyzny mocy przez objazd przez najbliższą dostępną ścieżkę (najbliższy pułap odsprzęgający, miejmy nadzieję ... który do HF może równie dobrze być krótki).

Przypuszczam, że jeśli umieścisz te dwa składniki w kategoriach indukcyjności, to tak naprawdę jest to samo (liczy się rezystancja w pobliżu prądu stałego, przy HF niższa indukcyjność oznacza podążanie wzdłuż śladu) .. ale łatwiej mi je sobie wyobrazić oddzielnie jako dwa różne tryby postępowania.

Jeśli do tej pory nic mi nie jest, to jak to działa na wewnętrznych warstwach sygnałowych z dwiema sąsiadującymi płaszczyznami?

Mam 6-warstwową płytkę (sygnał, ziemia, moc, sygnał, ziemia, sygnał). Każda warstwa sygnałowa ma sąsiadującą płaszczyznę uziemienia, która jest całkowicie nieprzerwana (oczywiście z wyjątkiem przelotek / otworów). Środkowa warstwa sygnałowa ma również sąsiadującą płaszczyznę mocy. Płaszczyzna mocy jest podzielona na kilka regionów. Próbowałem ograniczyć to do minimum, ale na przykład mój podział 5 V przybiera formę dużego, grubego kształtu „C” wokół zewnętrznej strony płyty. Większość reszty wynosi 3,3 V, z obszarem 1,8 V pod większością dużego BGA, z bardzo małym regionem 1,2 V w pobliżu środka tego.

(1) Czy moja podzielona płaszczyzna mocy spowoduje problemy, nawet jeśli skupię się na zapewnieniu dobrych sygnałów powrotnych przez płaszczyzny uziemienia? (2) Czy ścieżka powrotna niskiej częstotliwości, która dokona szerokiego objazdu w mojej płaszczyźnie 5 V w kształcie litery „C”, spowoduje problemy? (Ogólnie myślałbym, że nie ...?)

Mogę sobie wyobrazić, że dwie nieprzerwane płaszczyzny o prawie równej indukcyjności prawdopodobnie indukują przepływ prądu zwrotnego w obu ... ale zgaduję, że jakikolwiek znaczny objazd wymagany na płaszczyźnie mocy spowodowałby, że sygnał powrotny silnie przesunąłby się w kierunku płaszczyzny uziemienia.

(3) Również środkowa i dolna warstwa mają tę samą płaszczyznę podłoża. Jak duży to jest problem? Intuicyjnie zgaduję, że ślady bezpośrednio nad sobą dzielące ten sam powrót do ziemi będą kolidować ze sobą bardziej niż zwykłe sąsiednie sprzężenie śladu na tej samej warstwie. Czy muszę tam bardzo ciężko pracować, aby mieć pewność, że tak się nie stanie?

Podejrzewam, że może pojawić się komentarz „tak, ale nie można tego wiedzieć bez symulacji” nadchodzi komentarz… załóżmy, że mówię ogólnie.

EDYCJA: Och, właśnie coś wymyśliłem. Czy przekroczenie podzielonej płaszczyzny mocy zniszczyłoby impedancję śladową linii paskowej? Widzę, że idealna impedancja śladowa jest niższa, częściowo z powodu posiadania dwóch płaszczyzn ... a jeśli jedna zostanie rozbita, czy może to stanowić problem ...?

EDYCJA EDYCJA: OK, częściowo odpowiedziałem na moje pytanie dotyczące współdzielenia płaszczyzny między warstwami sygnału. Głębokość efektu skóry prawdopodobnie ogranicza sygnały do ​​ich własnej strony płaszczyzny. (1/2 uncji miedzi = 0,7 mils, głębokość skóry przy 50MHz wynosi 0,4 mila, 0,2 mila przy 200MHz .. więc wszystko powyżej 65MHz powinno przylgnąć do boku samolotu. Najbardziej martwię się o sygnały DDR2 200MHz, ale <65MHz elementy tego mogą nadal stanowić problem)

Myślę, że jesteś na dobrej drodze, kilka notatek,

1) Dzięki śladowi sygnału między dwiema płaszczyznami prąd powrotny zostanie podzielony między dwiema płaszczyznami, nawet jeśli jedna z płaszczyzn zostanie podzielona. Prąd powrotny nie może „zobaczyć przyszłości” i z góry zdecydować, który samolot powrócić. Powróci powyżej i poniżej śladu, dopóki nie zobaczy podziału, w którym mówi się „o cholera!” i odpłaca się, prawdopodobnie powodując nieudane testowanie FCC. Dlatego chcesz uniknąć śledzenia śladów po podziale płaszczyzny, nawet jeśli nie sąsiaduje inna sąsiednia płaszczyzna. Możesz poradzić sobie z podziałami z kondensatorami i tym podobne, ale ten rodzaj rozwiązania jest mniej niż idealny. Skupiłbym się na tym, by zawsze unikać śladu po płaszczyźnie podzielonej na sąsiednią płaszczyznę.

2) Szerokie ścieżki powrotne sygnałów DC nie mają tak naprawdę znaczenia.

3) Zapytałeś o dwie warstwy sygnału dzielące tę samą płaszczyznę. Zwykle nie jest to wielka sprawa, jeśli jest właściwie wykonana. Wiele osób używa jednej z warstw jako „poziomej” warstwy sygnałowej, a drugiej jako „pionowej” warstwy sygnałowej, dzięki czemu prądy powrotne są do siebie ortogonalne. Bardzo często trasuje się dwie warstwy sygnału dla każdej płaszczyzny i stosuje tę technikę poziomą / pionową. Najważniejszą rzeczą do zapamiętania jest to, aby nie zmieniać płaszczyzn odniesienia. Twoja konfiguracja może być trochę trudna, ponieważ przejście od dolnej warstwy do czwartej warstwy dodaje kolejną płaszczyznę powrotną. Bardziej typowe są płyty 6-warstwowe

1) ASignalHor 2) GND 3) ASignalVer 4) BSignalHor 5) POWER 6) BSignalVer

Jeśli potrzebujesz mniejszych dodatkowych płaszczyzn, np. Pod mikro, zwykle umieszcza się je jako wyspę na jednej z warstw sygnałowych. Jeśli potrzebujesz więcej samolotów energetycznych, możesz pomyśleć o przejściu do ponad 10 warstw.

4) Odstępy między płaszczyznami są ważne i mogą mieć ogromny wpływ na wydajność, dlatego należy to określić w domu zarządu. Jeśli weźmiemy przykład 6-warstwowej kopii zapasowej, o której wspomniałem powyżej, odstępy 0,005 .005 .040 .005 .005 (zamiast standardowej kopii zapasowej z równą odległością między warstwami) mogą spowodować poprawę rzędu wielkości. Utrzymuje warstwy sygnału blisko ich płaszczyzny odniesienia (mniejsze pętle).

Tak, właściwie odpowiadasz na własne pytania. Jeśli chodzi o to, co jest warte, wszystko, co podajesz, jest dokładnie takie, jak się tego nauczyłem (ujawnienie: Jestem również uczony w zakresie książek / Internetu na temat EMI / SI).

Jestem pewien, że przekroczenie podzielonych samolotów zrujnuje impedancję linii paskowej. Jednak w przypadku linii nieszablonowej, o ile jedna sąsiednia płaszczyzna zapewnia nieprzerwaną ścieżkę prądu powrotnego, powinieneś być w porządku z EMI. Chociaż sprawdziłbym stos, aby upewnić się, że nieprzerwana płaszczyzna jest fizycznie bliżej warstwy sygnałowej.

Nie martwiłbym się prądami powrotnymi niskiej częstotliwości na twoim podziale 5 V.