PCB設(shè)計中的信號完整性問題

信號傳輸并非嚴(yán)格針對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計師，您的PCB設(shè)計可能會遇到相同類型的問題。由于您無需費(fèi)力地擺弄耳朵，因此防止電源完整性和信號完整性問題對于您的PCB設(shè)計流暢且無靜電至關(guān)重要。

HDMI，還是復(fù)合？了解信號完整性問題中的信號

無論是帶有智能，純平電視或等離子電視的電纜，衛(wèi)星，Netflix，Hulu，亞馬遜或Youtube，都有多種接收信號的方式，您可以觀看所需的電視。同樣，大多數(shù)PCB在常規(guī)和高速設(shè)計中將包括幾種信號類型。其中一些是：

電源信號：根據(jù)復(fù)雜程度，您可能有幾種不同級別的電源信號。例如，大多數(shù)處理器需要3-5V范圍內(nèi)的信號，而放大器可能需要高達(dá)15V范圍內(nèi)的偏置電壓。

數(shù)據(jù)信號：數(shù)據(jù)可以是模擬的也可以是數(shù)字的。對于模擬量，典型范圍為+/- 10V。對于數(shù)字信號，范圍可能是0-5V或+ / 5V，具體取決于信號格式。

控制信號：通常用于打開或關(guān)閉設(shè)備的信號，通常是0-5V信號。

通信信號：這些信號的信號強(qiáng)度可能會低至微伏級別。這些通常是RF，頻率可能會在很寬的范圍內(nèi)變化。

除信號強(qiáng)度外，對于模擬信號，頻率也是PCB設(shè)計中的重要考慮因素。這在具有高頻率水平的通信設(shè)備的PCB中尤為重要。

輸出尺寸和布線注意事項(xiàng)：有多寬？

對于非常簡單的PCB設(shè)計，通常可以避開設(shè)計路線以適應(yīng)極端的電流和電壓。例如，在整個過程中使用單個走線寬度可以處理最大容量。盡管這種情況與最佳實(shí)踐相去甚遠(yuǎn)，但您的董事會可能會在這些情況下正常工作。如果您像我一樣，我們希望通過使電路板盡可能的小巧和多功能來優(yōu)化我們的電路板。

對于這些更復(fù)雜的PCB設(shè)計，必須格外小心，布線也不是那么簡單。我們要設(shè)計與它們攜帶的信號相匹配的路線。請參考下表以了解一般注意事項(xiàng)：

采用上述解決方案可減少損失，空間和成本。但是，要正確地合并這些要求使用最佳的PCB設(shè)計工具。

確保靜音

較舊的電視信號傳輸中的噪音使您試圖通過積雪查看自己喜歡的節(jié)目。如今，信號完整性問題（如嘈雜的傳輸線）可能會給您帶來困惑，甚至根本沒有信號。的噪聲的在PCB設(shè)計源可以來自多種來源。例如，開關(guān)IC引腳狀態(tài)引起的干擾，諸如振蕩器之類的輻射設(shè)備對附近走線的干擾，同一走線上的多個頻率信號以及其他來源。

從大多數(shù)復(fù)雜的PCB設(shè)計中完全消除噪聲幾乎是不可能的。但是，有一些方法可以使噪聲最小化。消除噪音的最佳資產(chǎn)是組件的放置。所有分量輻射均取決于頻率，并且頻率（信號變化）越高，離光源的距離越短。因此，應(yīng)將處理同一信號的組件放置在遠(yuǎn)離其他組件的位置。將組件放置在信號彼此起源和終止的地方。

您也可以嘗試實(shí)現(xiàn)去耦電容器或旁路電容器。如有可能，應(yīng)將它們直接綁在地面上，并適當(dāng)調(diào)整尺寸。請注意，任何電感都會與電容器結(jié)合以建立濾波電路。

嘈雜的數(shù)字電視信號

一起扭耳朵：差分傳輸

只要有可能，可以通過使用差分電路來改善信號完整性。大多數(shù)IC設(shè)計人員都試圖實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但是，有時差分對可能會路由到彼此不相鄰的引腳。從PCB設(shè)計的角度來看，我們要執(zhí)行以下操作：

將差分對一起布線。

使用盡可能相同的走線寬度和長度。

在同一信號平面或同一層上布線。

地平面可簡化信號完整性

接地層可以為多個電路提供中央層參考，這可以顯著減少您的引腳連接和走線數(shù)量，更不用說簡化復(fù)雜PCB的外觀布局了。在設(shè)計PCB時，以下技巧可以最大程度地減少與接地層相關(guān)的問題：

確保沒有從電源平面到接地平面的直接路徑（這看起來很容易，但是對于復(fù)雜的設(shè)計，可以忽略它，直到開始油炸才意識到）。

請勿在接地平面上插入間隙。

在接地/電源層之間運(yùn)行時鐘信號（或其他關(guān)鍵信號）。

在同一層上路由使用相同回路（地平面）的信號。

對于具有多個接地平面的板，請?jiān)诿總€平面上的同一點(diǎn)將這些平面連接在一起。

對于帶有機(jī)箱連接的板，請確保所有接地層都連接在一起。

地平面的做與不做

當(dāng)我四處移動舊電視的兔子耳朵來獲得想要的頻道時，總有某種瘋狂的方法：向左搖擺，然后向右搖擺，然后來回緩慢地工作，直到找到正確的位置為止。最佳清晰度。值得慶幸的是，在PCB設(shè)計中，存在明顯更具體的信號完整性問題信號處理方法。通過做出最佳的路由決策，采用降噪策略，在可能的情況下使用差分對以及應(yīng)用良好的接地層使用，您將顯著提高保持信號完整性的機(jī)會。