선전 홍리걸 전자에서 문장 인용!
현대 회로 기판 설계의 경우 혼합 신호 PCB 의 개념은 순수 "디지털" 장치에서도 아날로그 회로 및 아날로그 효과가 남아 있기 때문에 모호합니다. 따라서 설계 초기에는 엄격한 타이밍 할당을 안정적으로 달성하기 위해 시뮬레이션 효과를 시뮬레이션해야 합니다. 실제로, 통신 제품은 몇 년 동안 무고장 연속 운행의 신뢰성을 갖추어야 하는 것 외에도, 양산된 저비용/고성능 소비자류 제품에서 시뮬레이션 효과를 시뮬레이션하는 것이 특히 필요하다.
현대 혼합 신호 PCB 설계의 또 다른 어려움은 GTL, LVTTL, LVCMOS, LVDS 논리 등 다양한 디지털 논리를 사용하는 부품이 늘어나고 있다는 것입니다. 각 논리 회로의 논리 임계값과 전압 진폭은 다르지만 이러한 논리 임계값과 전압 진폭이 다른 회로는 동일한 PCB 에 설계해야 합니다. 고밀도, 고성능 및 혼합 신호 PCB 의 레이아웃 케이블 연결 설계를 심층적으로 분석하여 성공적인 전략과 기술을 습득할 수 있습니다.
혼합 신호 회로 배선 기초
디지털 회로와 아날로그 회로가 같은 회로 기판에 있는 같은 구성요소를 공유할 때 회로의 배치 배선은 반드시 방법을 중시해야 한다.
혼합 신호 PCB 설계에서는 아날로그 소음과 디지털 회로 소음이 서로 격리되어 소음 결합을 방지해야 하는 전원 배선에 대한 특수한 요구 사항이 있어 레이아웃 배선의 복잡성이 증가합니다. 전력 전송선에 대한 특수한 요구 사항과 시뮬레이션과 디지털 회로 간의 소음 결합을 격리하기 위한 요구 사항은 혼합 신호 PCB 의 레이아웃과 배선의 복잡성을 더욱 가중시킵니다.
A/D 변환기의 아날로그 증폭기의 전원이 A/D 변환기의 디지털 전원에 연결되면 아날로그 회로와 디지털 회로 간의 상호 작용이 발생할 수 있습니다. 입력/출력 커넥터의 위치로 인해 배치 구성표는 숫자와 아날로그 회로의 배선을 혼합해야 할 수 있습니다.
배치 및 경로설정을 수행하기 전에 엔지니어는 배치 및 경로설정 시나리오의 기본 약점을 이해해야 합니다. 잘못된 판단이 있더라도 대부분의 엔지니어는 배치 및 배선 정보를 사용하여 잠재적 전기 영향을 식별하는 경향이 있습니다.
현대 혼합 신호 PCB 레이아웃 및 배선
혼합 신호 PCB 의 레이아웃 및 케이블 연결 기술은 OC48 인터페이스 카드 설계를 통해 설명됩니다. OC48 은 광파 표준 48 을 나타내며 기본적으로 2.5Gb 직렬 광통신을 대상으로 합니다. 현대 통신 장비의 대용량 광통신 표준 중 하나입니다. OC48 인터페이스 카드에는 혼합 신호 PCB 레이아웃 배선 문제가 몇 가지 일반적인 혼합 신호 PCB 레이아웃 배선 문제가 포함되어 있으며, 레이아웃 배선 프로세스는 혼합 신호 PCB 레이아웃 해결 순서 및 단계를 나타냅니다.
OC48 카드에는 광 신호와 아날로그 신호 간의 양방향 변환을 위한 광 트랜시버가 포함되어 있습니다. 아날로그 신호는 디지털 신호 프로세서로 입력되거나 출력되며 DSP 는 이러한 아날로그 신호를 디지털 논리 레벨로 변환하여 OC48 카드의 마이크로프로세서, 프로그래밍 가능한 도어 어레이, DSP 및 마이크로프로세서의 시스템 인터페이스 회로에 연결할 수 있도록 합니다. 독립형 PLL, 전원 필터 및 로컬 참조 전압 소스도 통합되어 있습니다.
여기서 마이크로프로세서는 다중 전원 장치이고, 주 전원 공급 장치는 2V 이고, 3.3V 의 I/O 신호 전원 공급 장치는 보드의 다른 디지털 장치에서 공유됩니다. 독립형 디지털 시계 소스는 OC48I/O, 마이크로프로세서 및 시스템 I/O 에 대한 시계를 제공합니다 .....
다른 기능 회로 블록의 배치 배선 요구 사항을 검토한 후 12 층 보드를 사용하는 것이 좋습니다. 마이크로밴드와 리본 레이어의 구성은 인접한 외곽설정 레이어의 결합을 안전하게 줄이고 임피던스 제어를 향상시킵니다. 1 층과 2 층 사이에 접지층을 설치하여 민감한 아날로그 참조 소스, CPU 코어 및 PLL 필터 전원 케이블을 1 층의 마이크로프로세서 및 DSP 장치와 분리합니다. 전원 및 접지 레이어는 OC48 카드가 3.3V 전원 레이어를 * * * 즐길 수 있도록 하는 것처럼 항상 쌍으로 나타납니다. 이렇게 하면 전원 공급 장치와 접지 사이의 임피던스가 줄어들어 전원 신호의 소음이 줄어듭니다.
전원 레이어 근처에서 디지털 클럭 라인과 고주파 아날로그 신호 케이블을 걷지 마십시오. 그렇지 않으면 전원 신호의 소음이 민감한 아날로그 신호로 결합됩니다.
디지털 신호 케이블 연결 요구 사항에 따라 전원 및 아날로그 접지 층의 분할, 특히 혼합 신호 장치의 입력 및 출력을 신중하게 고려해야 합니다. 인접한 신호 레이어의 열린 배선을 통해 임피던스 불연속 및 불량 전송 라인 루프가 발생할 수 있습니다. 이 모든 것이 신호 품질, 타이밍 및 EMI 문제를 일으킬 수 있습니다.
때때로 몇 층의 접지를 더하거나, 한 장치 아래의 부분 전원 또는 접지 층을 여러 층의 주변 층으로 하여 구멍을 제거하여 이러한 문제를 방지할 수 있으므로 OC48 인터페이스 카드에는 여러 층의 접지가 사용됩니다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 열린 레이어와 경로설정 레이어의 위치 대칭을 유지하면 카드 변형을 방지하고 제조 프로세스를 단순화할 수 있습니다. 1 온스 때문입니다. 동박 적층판은 강한 고전류 저항, 1 온스를 가지고 있다. 3.3V 전원 및 해당 접지 층은 동판, 0.5 온스를 사용해야 합니다. 동박 적층판은 일시적인 고전류 또는 피크 기간에 의한 전압 변동을 줄이기 위해 다른 층에 사용될 수 있습니다.
접지 레이어에서 복잡한 시스템을 설계하는 경우 0.093 인치 및 0. 100 인치 두께의 카드를 사용하여 배선 및 접지 격리 레이어를 지원해야 합니다. 또한 드릴 지름과 완제품 카드 두께의 가로 세로 비율이 제조업체가 제공한 금속화 구멍의 가로 세로 비율을 초과하지 않도록 관통 구멍 패드 및 구멍의 루트 피쳐 크기에 따라 카드 두께를 조정해야 합니다.
최소 케이블 레이어 수를 사용하여 저비용, 고수익 상용 제품을 설계하려면 레이아웃이나 케이블 연결 전에 혼합 신호 PCB 에 있는 모든 특수 전원 공급 장치의 케이블 연결 세부 사항을 신중하게 고려해야 합니다. 배치 및 케이블 연결을 시작하기 전에 대상 제조업체는 예비 계층화 시나리오를 검토해야 합니다. 기본적으로 레이어는 최종 품목의 두께, 레이어 수, 구리의 무게, 임피던스 (공차 포함), 구멍 패드 및 구멍의 최소 치수를 기준으로 해야 합니다. 제조업체는 서면으로 계층화 권장 사항을 제공해야 합니다.
제안서에는 모든 제어 임피던스 스트립 라인과 마이크로스트립 라인의 구성 예가 포함되어야 합니다. 제조업체의 임피던스와 함께 임피던스 예측을 고려한 다음 이러한 임피던스 예측을 사용하여 CAD 배선 규칙을 개발하는 데 사용되는 시뮬레이션 도구에서 신호 배선 특성을 확인합니다.
OC48 카드 레이아웃
광 트랜시버와 DSP 사이의 고속 아날로그 신호는 외부 소음에 매우 민감합니다. 마찬가지로, 모든 전용 및 기준 전압 회로는 카드의 아날로그 및 디지털 전원 전송 회로 간에 많은 커플링을 생성합니다. 때로는 하우징 모양의 제한으로 인해 고밀도 보드를 설계해야 하는 경우도 있습니다. 외부 광 케이블 액세스 카드의 방향과 광 트랜시버의 일부 구성 요소의 높은 크기로 인해 카드 내 트랜시버의 위치는 대부분 고정되어 있습니다. 시스템 I/O 커넥터 위치 및 신호 할당도 고정되어 있습니다. 이것은 배치 전에 반드시 완성해야 하는 기본 작업이다.
대부분의 성공적인 고밀도 시뮬레이션 배치 및 경로설정 시나리오와 마찬가지로 배치 및 경로설정 요구 사항은 경로설정 요구 사항을 충족하기 위해 서로 고려해야 합니다. 혼합 신호 PCB 의 아날로그 부분과 2V 작동 전압이 있는 로컬 CPU 코어에는 "케이블 연결 전 레이아웃" 방법을 권장하지 않습니다. OC48 카드의 경우 DSP 의 아날로그 회로 섹션에는 아날로그 참조 전압 및 아날로그 전원 우회 콘덴서가 먼저 상호 연결되어 있어야 합니다. 배선이 완료되면 아날로그 구성요소와 배선이 있는 전체 DSP 를 광 트랜시버와 충분히 가까운 곳에 배치하여 고속 아날로그 차동 신호에서 DSP 까지의 케이블 길이가 가장 짧고 구부리기 및 구멍이 최소화되도록 합니다. 차등 레이아웃과 배선의 대칭성은 * * * 모드 소음의 영향을 줄입니다. 그러나 경로설정하기 전에 최적의 레이아웃을 예측하기는 어렵습니다.
PCB 레이아웃에 대한 설계 지침은 칩 유통업체에 문의하십시오. 안내에 따라 설계하기 전에 리셀러의 애플리케이션 엔지니어와 충분히 소통해야 합니다. 많은 칩 유통업체들은 고품질의 회로 기판 건의를 제공하는 데 엄격한 시간 제한이 있다. 때로는 장비를 사용하는 "일류 고객" 에게 적합한 솔루션을 제공하기도 합니다. 신호 무결성 (SI) 설계 분야에서는 새 부품의 신호 무결성 설계가 특히 중요합니다. 리셀러의 기본 지침에 따라 패키지 내의 각 전원 및 접지 핀에 대한 구체적인 요구 사항을 결합하여 DSP 와 마이크로프로세서가 통합된 OC48 카드의 레이아웃을 시작할 수 있습니다.
고주파 시뮬레이션 부분의 위치 및 배선이 결정되면 나머지 디지털 회로는 상자 그림에 표시된 그룹화 방법에 따라 배치할 수 있습니다. 아날로그 신호에 감도가 높은 CPU 에서 PLL 전력 필터 회로의 위치를 신중하게 설계해야 합니다. 로컬 CPU 코어 전압 조정기; "디지털" 마이크로프로세서의 기준 전압 회로.
이 시점에서 디지털 배선의 전기 및 제조 표준을 설계에 적절하게 적용할 수 있습니다. 위에서 설명한 고속 디지털 버스 및 클럭 신호의 신호 무결성 설계는 프로세서 버스, 밸런스 ts 및 일부 클럭 신호 케이블 연결에 대한 몇 가지 특수한 케이블 연결 토폴로지 요구 사항을 보여 줍니다. 하지만 모르시겠지만, 일부 종단저항을 추가하는 새로운 제안이 있습니다.
문제를 해결하는 과정에서 배치 단계는 당연히 약간의 조정을 해야 한다. 그러나 경로설정을 시작하기 전에 레이아웃 체계에 따라 숫자 부분의 타이밍을 확인하는 것이 중요합니다. 이 시점에서 보드에 대한 완전한 DFM/DFT 레이아웃 검사를 통해 카드가 고객의 요구를 충족하는지 확인할 수 있습니다.
OC48 카드용 디지털 케이블 연결
디지털 장치의 전원 코드와 혼합 신호 DSP 의 디지털 부분의 경우 SMD 이스케이프 모드에서 디지털 배선을 시작해야 합니다. 조립 공정에 허용되는 가장 짧고 넓은 인쇄선을 사용해야 합니다. 고주파 장치의 경우, 전원 공급 장치의 인쇄선은 작은 인덕터에 해당하며, 전력 소음을 악화시켜 시뮬레이션과 디지털 회로 간의 부적절한 결합을 초래할 수 있습니다. 전원 인쇄선이 길수록 인덕터가 커진다.
디지털 우회 콘덴서를 사용하면 최적의 배치 및 케이블 연결 시나리오를 얻을 수 있습니다. 간단히 말해, 필요에 따라 우회 콘덴서의 위치를 미세 조정하여 혼합 신호 장치의 디지털 부분과 디지털 부분 주위에 쉽게 설치하고 배포할 수 있도록 합니다. 우회 용량 리셉터클 다이어그램을 라우팅하려면 동일한 "최소 가장 넓은 배선" 방법을 사용해야 합니다.
전원 분기가 연속 평면 (예: OC48 인터페이스 카드의 3.3V 전원 레이어) 을 통과할 때 전원 핀과 우회 용량 자체는 동일한 출구 다이어그램을 즐길 필요가 없으므로 가장 낮은 인덕턴스 및 ESR 바이패스를 얻을 수 있습니다. OC48 인터페이스 카드와 같은 혼합 신호 PCB 에서는 전원 분기의 배선에 특별한주의를 기울여야 합니다. 추가 바이 패스 커패시턴스는 전체 카드, 심지어 패시브 장치에 매트릭스 배열로 배치된다는 것을 기억하십시오. 전원 콘센트 다이어그램이 확인되면 자동 케이블 연결을 시작할 수 있습니다. OC48 카드의 ATE 테스트 접점은 논리적 설계 중에 정의해야 합니다. ATE 접촉 100% 노드를 확인합니다. 0.070 인치의 최소 ATE 테스트 프로브가 있는 ATE 테스트를 수행하려면 분기 구멍의 위치를 유지하여 전원 레이어가 구멍이 뚫린 백 패드의 교차에 의해 끊어지지 않도록 해야 합니다.
전원 및 접지 레이어 분리 체계를 사용하려면 분리와 평행한 인접 루트 레이어에서 레이어 오프셋을 선택해야 합니다. 열린 영역의 둘레에 따라 인접 레이어의 라우팅 금지 영역을 제한하여 라우팅이 들어오는 것을 방지합니다. 경로설정이 열린 영역을 통해 다른 레이어에 도달해야 하는 경우 경로설정에 인접한 다른 레이어가 연속 접지 레이어인지 확인합니다. 이렇게 하면 반사 경로가 줄어듭니다. 일부 디지털 신호의 경우 우회 콘덴서가 열린 전원 레이어를 통과하도록 하는 것이 좋지만, 소음이 우회 콘덴서를 통해 서로 결합되므로 숫자와 아날로그 전원 레이어 간에 브리징하는 것은 좋지 않습니다.
몇 가지 최신 자동 배선 응용 프로그램은 고밀도 다층 디지털 회로를 라우팅할 수 있습니다. 초기 경로설정 단계에서는 SMD 출구에서 0.050 인치의 큰 오버홀 간격을 사용해야 하며 사용되는 패키지 유형을 고려해야 합니다. 이후 경로설정 단계에서는 모든 도구가 가장 높은 경로설정 속도와 최소한의 오버홀 수를 얻을 수 있도록 구멍이 서로 가까이 있도록 허용해야 합니다. OC48 프로세서 버스는 향상된 스타 토폴로지를 채택하고 있기 때문에 자동 배선에서 가장 높은 우선 순위를 가지고 있습니다.
요약
OC48 카드가 완료되면 신호 무결성 검사와 타이밍 시뮬레이션을 수행해야 합니다. 시뮬레이션을 통해 이 경로 유도가 원하는 요구 사항을 충족하고 2 층 버스의 타이밍 지표를 개선했다는 것을 알 수 있습니다. 마지막으로 설계 규칙을 검사하고, 재검사를 하고, 최종 제조를 하고, 막을 덮고, 제조업자에게 보내면, 판자 배치 임무가 정식으로 끝난다.