เมื่อวางโครงของแผงวงจรฉันต้องพิจารณาความต้านทานอะไรบ้าง

ฉันออกแบบวงจรความเร็วต่ำสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และเช่น (ปกติจะน้อยกว่า 20 MHz) และตอนนี้ฉันเริ่มต้นใช้งานวงจรความเร็วสูงเพิ่มขึ้น สิ่งที่ฉันอยากรู้คือ:

• ต้องคำนึงถึงอะไรในการติดตามในวงจรความเร็วสูง

• ฉันต้องจับคู่ความต้านทานแต่ละบรรทัดระหว่างอุปกรณ์ความเร็วสูงสองเครื่องหรือไม่

• ร่องรอยทั้งหมดต้องมีความยาวเท่ากันหรือไม่

• มีการอ้างอิงที่ดีสำหรับกฎเหล่านี้หรือไม่?

• สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือออกแบบวงจรโอเพ่นซอร์ส ( gEDAและ บริษัท )?

(ฉันควรพูดตั้งแต่เริ่มต้นว่าฉันมีประสบการณ์เกี่ยวกับบอร์ดในช่วง 100 MHz แต่ฉันยังห่างไกลจากผู้เชี่ยวชาญ)

การอ้างอิงแบบบัญญัติคือการออกแบบดิจิทัลความเร็วสูงโดย Johnson และ Graham จอห์นสันยังได้เขียนภาคต่อที่ก้าวหน้ากว่านั่นคือการขยายสัญญาณความเร็วสูงในปี 2546

คุณสามารถวางบอร์ดใด ๆ กับ gEDA และ บริษัท ได้ แต่มันอาจเป็นเรื่องยากที่จะหาเครื่องมือที่ดีกว่าถ้าคุณได้มันมาโดยพลการ การจับคู่ความยาวของร่องรอยจำนวนมากด้วยมือจะน่าเบื่ออย่างรวดเร็ว

สำหรับสิ่งที่คุณต้องทำกับร่องรอยจริง ๆ นี่คือสิ่งที่ฉันระวัง:

1. ความยาวของการติดตามเริ่มขึ้นเมื่อการติดตามของคุณมีความยาวมากกว่า 1/6 ของการเพิ่มขึ้นของสัญญาณดิจิตอล สำหรับเวลาที่เพิ่มขึ้น 1 ns บน PCB ทั่วไปขอบที่เพิ่มขึ้นนั้นยาวประมาณ 6 นิ้วดังนั้นคุณต้องการให้ร่องรอยของคุณมีความยาวน้อยกว่า 1 นิ้ว

2. คุณต้องการจับคู่การยกเลิกการติดตามของคุณกับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะเพื่อป้องกันสัญญาณสะท้อน ในทางปฏิบัติหมายถึงการใส่ตัวต้านทานลงกราวด์ก่อนที่ร่องรอยจะไปถึงปลายทางหรือวางตัวต้านทานเป็นอนุกรมที่จุดเริ่มต้นของการติดตาม ฉันได้พบไดอะแกรมในบทที่ 12 ของ Analog Electronics โดย Crecraft และ Gergely ว่าควรมองไปที่ระยะเวลานาน: http://books.google.co.th/books?id=lS7qN6iHyBYC&lpg=PP1&ots=cg6ZMM2GI1&dq=analog%20crecraft&20d= = PA296 # v = ตัวอย่าง & q = การเผยแพร่% 20of% 20a% 20pulse & f = falseเอกสารข้อมูลทางเทคนิคของผู้ผลิตบางครั้งจะมีแผนการเลิกจ้างที่แนะนำ

3. เมื่อความเร็วสัญญาณเพิ่มขึ้นคุณต้องเริ่มกังวลกับแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในร่องรอยข้างเคียงเนื่องจากการเหนี่ยวนำร่วมกันและกระแสที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (V = L * di / dt) ผู้คนเรียกสิ่งนี้ว่า "crosstalk" ซึ่งหมายความว่าคุณจำเป็นต้องเว้นช่องว่างให้ห่างจากกันใช้ระนาบกราวด์ภายใต้การติดตามทั้งหมดของคุณและ / หรือใส่การติดตามภาคพื้นดิน ("การติดตามยาม") ระหว่างการติดตามที่คุณพยายามแยก

นั่นคือทั้งหมดที่ฉันกังวลจริง ๆ ในการปฏิบัติ

สำหรับสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงคุณจะต้องการจับคู่อิมพีแดนซ์ของการติดตามกับอิมพิแดนซ์เอาท์พุทของไดรเวอร์เอาต์พุตของสัญญาณ สายส่งสัญญาณจำนวนมากต้องมีการยกเลิก สิ่งนี้จะช่วยลดแสงสะท้อนและสัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ อิมพีแดนซ์ของร่องรอยนั้นถูกกำหนดโดยความกว้างเป็นหลักและ PCB สแต็กอัพ แต่เส้นทางการส่งคืนสัญญาณก็มีบทบาทเช่นกัน การสลับเลเยอร์หรือการกำหนดเส้นทางสัญญาณผ่านระนาบกราวด์แบบแยกจะสร้างความไม่ต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์และจะลดความเร็วสูงสุดที่ลิงก์สามารถทำงานได้

ข้อกำหนดการจับคู่ความยาวติดตามจะถูกขับเคลื่อนโดยข้อกำหนดเวลาของโปรโตคอลรถบัสที่ใช้โดยสัญญาณ Eb, อินเทอร์เฟซหน่วยความจำ DDR จะต้องให้สัญญาณ DQ (ข้อมูล) มาถึงภายในเวลาไม่กี่วินาทีของสัญญาณ DQS (strobe) การประมาณคร่าวๆของความไม่ตรงกันสามารถคำนวณได้จากความยาวที่ไม่ตรงกันและความล่าช้าในการแพร่กระจายของสายส่ง สัญญาณความสมบูรณ์วิศวกรสร้างการวิเคราะห์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นของการจับเวลาเวลาเอียงโดยการรันการจำลองของโทโพโลยีการจัดเส้นทางและโมเดลของไดรเวอร์ I / O

การอ้างอิงที่ดีเกี่ยวกับเรื่องนี้คือหนังสือของดร. โฮเวิร์ดจอห์นสัน "การออกแบบดิจิทัลความเร็วสูง: หนังสือคู่มือมนต์ดำ" (http://www.amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241)

เจสัน

ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณหมายถึงด้วย "ความเร็วสูง"

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการพิจารณาว่าคุณต้องการเลิกจ้างหรือไม่คือระยะเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ขอบที่สูงขึ้นเพื่อเผยแพร่ หากเวลาเพิ่มขึ้นของคุณคือ 100 ps มันไม่สำคัญว่าคุณจะอยู่ที่ 100 MHz หรือ 10 MHz การสะท้อนจะยังคงทำร้ายคุณ แต่การสะท้อนกลับเป็นปัญหาเมื่อคุณไปถึง "สายส่ง" ความยาว ฉันคิดว่ามันคล้ายกับ ... ทุก ๆ 300 ps ของเวลาที่เพิ่มขึ้นคุณสามารถไปประมาณหนึ่งนิ้ว ดังนั้นสำหรับเวลาที่เพิ่มขึ้นของ. 9 ns คุณสามารถไปได้ประมาณสามนิ้ว

เท่าที่ความต้านทานของร่องรอยคุณควร google "microstrip" คุณจะต้องมีระนาบกราวด์แบบทึบภายใต้การติดตาม จากนั้นระยะห่างของการติดตามจากระนาบ (พิจารณาจาก stack stackup) และความกว้างของการติดตามควรกำหนดอิมพิแดนซ์การติดตามเป็นส่วนใหญ่ เครื่องมือออกแบบ PCB จำนวนมากจะคำนวณความต้านทานการติดตามโดยอัตโนมัติสำหรับคุณ

คุณไม่จำเป็นต้องทำให้ร่องรอยมีความยาวเท่ากันยกเว้นว่าวงจรของคุณต้องการ ตัวอย่างเช่นหน่วยความจำ DDR จำเป็นต้องใช้ภายในจำนวนหนึ่งและต้องใช้การติดตามส่วนต่าง

มาตรฐานสำหรับการจำลองคือHyperLynx (by Mentor) LineSim ทำโครงร่างล่วงหน้า BoardSim ทำโพสต์เลย์เอาต์