Intégrité du signal et PCB

Intégrité du signal

L'intégrité du signal est un problème majeur en ce qui concerne les directives de configuration des circuits imprimés à grande vitesse. La perte d'intégrité du signal avec les circuits imprimés est depuis longtemps une préoccupation constante. Il est donc important de garder à l'esprit les considérations relatives à l'intégrité du signal lors de la fabrication, de la vente ou de l'achat de cartes de circuits imprimés.

Problèmes d'intégrité du signal et cartes de circuits imprimés

Fréquence

Aux basses fréquences, vous ne devriez pas rencontrer de problèmes majeurs d'intégrité du signal. Cependant, avec des vitesses de signal croissantes, vous obtenez des fréquences plus élevées, ce qui peut affecter à la fois les propriétés analogiques et numériques du système. Vous pouvez rencontrer des réflexions, des rebonds au sol, de la diaphonie et des sonneries à des fréquences plus élevées, ce qui peut sérieusement endommager l'intégrité de votre signal.

Si vous prévoyez des fréquences plus élevées, vous devez tenir compte des effets de la ligne de transmission sur la signalisation d'E/S dans la conception de votre carte.

Vitesse

Naturellement, la relation entre la vitesse et la fréquence est celle que vous devez garder à l'esprit. Des vitesses plus faibles signifient des fréquences plus basses et moins de problèmes de transmission du signal, tandis que des vitesses plus rapides signifient des fréquences plus élevées et les problèmes qui peuvent en découler.

Longueur

Un autre problème à prendre en compte en matière de transmission et d'intégrité du signal est la longueur du support de transmission. Plus le support de transmission est long, plus il y a de chances qu'il y ait un certain type de perte de signal.

Heureusement, ces problèmes et la plupart des autres problèmes d'intégrité du signal peuvent être contrecarrés par une conception de qualité et en gardant à l'esprit certaines directives de mise en page de base lors de la conception de vos cartes de circuits imprimés.

Principales considérations relatives à la disposition du circuit imprimé pour l'intégrité du signal

Des recherches approfondies ont été menées sur la meilleure façon de concevoir les lignes de transmission afin que les signaux à grande vitesse puissent voyager avec une efficacité maximale. Pour réduire les problèmes potentiels d'intégrité du signal et d'autres problèmes de transmission, il est important de s'assurer que votre fournisseur de PCB fournit des cartes avec une conception solide.

Vous trouverez ci-dessous certaines des directives qui ont été publiées par de nombreuses sources différentes, telles que Texas Instruments, qui traitent des signaux à grande vitesse tels que les signaux d'horloge et leur routage et donnent aux concepteurs un aperçu des cohérences importantes. Étant donné que de nombreux éléments peuvent affecter les lignes de transmission, des problèmes d'EMI peuvent survenir. Afin de réduire ces problèmes, une bonne conception de PCB est importante - et avec quelques règles de conception simples, le concepteur de PCB peut minimiser ces problèmes.

Lors de l'approche de vos PCB, le concepteur doit commencer par poser quelques questions de base, notamment :

• Existe-t-il des signaux sensibles ? Ces signaux sensibles nécessiteront-ils une ligne triplaque, ou une microruban suffit-elle ?
• Quelle est la fréquence et à quelle vitesse le système peut-il aller ?
• Quelles sont les caractéristiques électriques des puits et des entrées et sorties des sources ?
• Combien y a-t-il de tensions d'alimentation différentes et ont-elles chacune besoin de leur propre plan d'alimentation ?
• Quelles sont les largeurs, les séparations et les hauteurs minimales des traces et quelle est la distance minimale entre les couches ?
• Existe-t-il des interconnexions entre au moins deux groupes fonctionnels indépendants ?
• Quelles sont les exigences via ? Les vias aveugles et/ou enterrés sont-ils possibles ?

Considérations relatives à la construction de circuits imprimés

Pour les cartes de circuits imprimés à grande vitesse, vous voudrez vous assurer d'avoir des multicouches avec des plans de masse et d'alimentation enterrés. Pour garder les connexions de masse et d'alimentation de l'appareil courtes afin de réduire la longueur de transmission et la probabilité d'erreurs, les plans en cuivre massif peuvent être très utiles, et le plan de masse fournit des chemins de retour à faible inductance pour vos signaux à haute vitesse.

Millennium Circuits Limited, un expert de premier plan dans la fourniture de cartes de circuits imprimés, peut vous fournir des PCB conçus pour permettre une transmission à grande vitesse avec une perte réduite d'intégrité du signal, et peut vous aider à déterminer quels packages de composants sont les mieux adaptés aux besoins de votre entreprise.

Conseils d'intégrité du signal PCB

Voici quelques autres conseils à garder à l'esprit lorsqu'il s'agit de concevoir des cartes de circuits imprimés efficaces :

• Angles droits : Évitez les angles droits dans vos traces car ils augmentent la capacité dans cette région, entraînant des changements d'impédance et des réflexions. Les angles à 45 degrés sont préférables et les virages ronds sont idéaux.
• Via : Bien que les vias puissent être d'une importance vitale pour les routages, ils ajoutent de l'inductance et de la capacité et entraînent des réflexions. Ils augmentent également la longueur des traces, utilisez-les donc avec parcimonie et évitez les vias dans les traces différentielles.
• Séparation des signaux : Gardez vos signaux haute vitesse et basse vitesse séparés les uns des autres. Séparez également vos signaux numériques et analogiques. Acheminez les signaux à 90 degrés les uns par rapport aux autres pour minimiser la diaphonie.

Sélection de stratifiés PCB

Une autre considération importante est le stratifié. Bien que le stratifié PCB FR4 soit un choix courant en raison de sa rentabilité, il peut affecter l'intégrité du signal numérique à des vitesses plus élevées.

Pour des fréquences plus élevées, vous voudrez peut-être envisager un stratifié à plus grande vitesse comme Rogers RO4350. Ces stratifiés auront de meilleures propriétés pour les fréquences plus élevées et vous permettront d'atteindre plus facilement votre objectif de conception. L'inconvénient est que ce type de stratifié a un coût considérablement plus élevé.

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