PCB設計中的信號完整性問題

PCB設計中的信號完整性問題
信號傳輸并非嚴格針對網絡設計師，您的PCB設計可能會遇到相同類型的問題。由于您無需費力地擺弄耳朵，因此防止電源完整性和信號完整性問題對于您的PCB設計流暢且無靜電至關重要。
HDMI，還是復合？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PCB在常規和高速設計中將包括幾種信號類型。其中一些是：
電源信號：根據復雜程度，您可能有幾種不同級別的電源信號。例如，大多數處理器需要3-5V范圍內的信號，而放大器可能需要高達15V范圍內的偏置電壓。
數據信號：數據可以是模擬的也可以是數字的。對于模擬量，典型范圍為+/- 10V。對于數字信號，范圍可能是0-5V或+ / 5V，具體取決于信號格式。
控制信號：通常用于打開或關閉設備的信號，通常是0-5V信號。
通信信號：這些信號的信號強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變化。
除信號強度外，對于模擬信號，頻率也是PCB設計中的重要考慮因素。這在具有高頻率水平的通信設備的PCB中尤為重要。
輸出尺寸和布線注意事項：有多寬？
對于非常簡單的PCB設計，通常可以避開設計路線以適應極端的電流和電壓。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踐相去甚遠，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化我們的電路板。
對于這些更復雜的PCB設計，必須格外小心，布線也不是那么簡單。我們要設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：

路由注意事項	潛在問題	路由解決方案
走線長度	信號強度損失	最小化
跡線之間的距離	干涉	垂直路線
跡線角	串擾，輻射	圓形，使用45°而不是90°
通過使用	感言	最小化

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設計源可以來自多種來源。例如，開關IC引腳狀態引起的干擾，諸如振蕩器之類的輻射設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。
從大多數復雜的PCB設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，應將處理同一信號的組件放置在遠離其他組件的位置。將組件放置在信號彼此起源和終止的地方。
您也可以嘗試實現去耦電容器或旁路電容器。如有可能，應將它們直接綁在地面上，并適當調整尺寸。請注意，任何電感都會與電容器結合以建立濾波電路。

嘈雜的數字電視信號
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IC設計人員都試圖實現這一目標。但是，有時差分對可能會路由到彼此不相鄰的引腳。從PCB設計的角度來看，我們要執行以下操作：
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量，更不用說簡化復雜PCB的外觀布局了。在設計PCB時，以下技巧可以最大程度地減少與接地層相關的問題：
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，但是對于復雜的設計，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/電源層之間運行時鐘信號（或其他關鍵信號）。
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，請在每個平面上的同一點將這些平面連接在一起。
對于帶有機箱連接的板，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用良好的接地層使用，您將顯著提高保持信號完整性的機會。

標簽：PCB設計

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