Consideración de la integridad de la señal de potencia en el diseño de la placa de circuito impreso del medidor eléctrico

2020-07-30 17:12:35 hongling

Consideración de la integridad de la señal de potencia en el diseño de la placa de circuito impreso del medidor eléctrico




En la placa de circuito impreso del medidor eléctrico, generalmente nos preocupamos mucho por la calidad de la señal, pero a veces estamos limitados al estudio de líneas de señal, potencia e ideales, aunque esto puede simplificar el problema, pero en el diseño de alta velocidad, la simplificación ya no es factible. Aunque el resultado directo del diseño del circuito se refleja en la integridad de la señal, no podemos ignorar el diseño de integridad de la alimentación. Porque la integridad de la fuente de alimentación afecta directamente la integridad de la señal de la placa PCB final. La integridad de la fuente de alimentación y la integridad de la señal están estrechamente relacionadas.En muchos casos, la causa principal de la distorsión de la señal es el sistema de fuente de alimentación. Por ejemplo, el ruido de rebote a tierra es demasiado grande, el diseño del condensador de desacoplamiento es inapropiado, el circuito tiene un impacto grave, el plano de alimentación múltiple / tierra no está bien dividido, el diseño de la capa no es razonable y la corriente es desigual.


1) condensador de desacoplamiento

Todos sabemos que agregar algo de capacitancia entre la fuente de alimentación y el suelo puede reducir el ruido del sistema, pero ¿cuánta capacitancia agrega? ¿Cuál es la capacidad inherente de cada capacitor? ¿La posición de cada capacitor es mejor? No somos serios Considérelo con cuidado, pero se basa en la experiencia del diseñador y, a veces, incluso en menos habilidades. En el diseño de alta velocidad, debemos considerar los parámetros de capacitancia parásita, calcular cuantitativamente el número de condensadores de desacoplamiento y el valor de capacidad de cada condensador y la ubicación específica de la colocación, para garantizar el rango de control de impedancia del sistema, un principio básico es el condensador de desacoplamiento Necesito, ni uno menos, exceso de capacidad, no me gusta.

2) rebote

Cuando el borde del dispositivo de alta velocidad es inferior a 0,5 ns, la tasa de intercambio de datos del bus de datos de gran capacidad es tan rápida que cuando está en la capa de suministro de energía, es suficiente para afectar la onda de la señal y causar problemas de energía inestables. Cuando la corriente cambia, la tasa de cambio de la corriente aumenta, y el voltaje en el suelo aumenta con el voltaje del circuito. En este punto, el plano de tierra (tierra) no es un nivel cero ideal, y la fuente de alimentación no es una CC ideal. A medida que aumenta el circuito de la puerta del interruptor, el rebote del suelo se vuelve más grave. Para un bus de 128 bits, puede haber 50_100 líneas de E / S activadas en el mismo reloj. En este punto, la potencia del controlador de E / S y la inductancia del circuito de tierra debe ser lo más bajo posible. De lo contrario, el cepillo de voltaje aparecerá en el mismo suelo. Los reflejos a tierra se pueden ver en todas partes, como chips, paquetes, conectores o placas de circuito, y estas placas de circuito pueden recuperarse, causando problemas con la integridad del sistema de alimentación.

Desde un punto de vista técnico, el aumento en el equipo solo disminuirá, y el ancho del autobús solo aumentará. La única forma de mantener un rebote aceptable es reducir el suministro de energía y la inductancia de distribución. Para los chips, significa pasar a un chip de matriz, colocando tantas fuentes de energía como sea posible y lo más corto posible para reducir la inductancia. Para el empaquetado, significa que las capas móviles están encapsuladas de modo que el plano de tierra de la energía esté más cerca, al igual que en el empaque BGA. Para los conectores, significa usar más pines de tierra o rediseñar el conector para que tenga alimentación interna y nivel del suelo, como una línea de cinta basada en enlaces. Para la placa de circuito, significa mantener las fuentes de alimentación adyacentes lo más cerca posible del plano de tierra. Cuando la inductancia es proporcional a la longitud, la conexión entre la fuente de alimentación y la tierra se minimizará.

3) sistema de distribución de energía

Resumen El diseño de integridad de energía es un tema muy complicado, pero la clave del diseño es cómo controlar la impedancia entre el sistema de suministro de energía (fuente de alimentación y plano de tierra). En teoría, cuanto menor es la impedancia del sistema de suministro de energía, menor es la impedancia, menor es la amplitud del ruido y menor es la pérdida de voltaje. En el diseño real, podemos usar el rango máximo de voltaje y potencia para determinar si queremos alcanzar el objetivo de impedancia, y luego ajustar los factores relevantes para hacer la impedancia objetivo de cada parte de la impedancia del circuito del sistema de suministro de energía (relacionado con la frecuencia) Cerca.