Маршрутизация печатной платы: EMI и целостность сигнала, ответ на текущие вопросы

Если есть какой-то урок EMI / SI, который я взял, это минимизировать циклы возврата в максимально возможной степени. Из этого одного простого заявления вы можете разработать множество рекомендаций EMI / SI.

Однако, не видя или даже не видя Hyperlynx или какой-либо другой инструмент для имитации RF ... довольно сложно представить, на чем конкретно я должен сосредоточиться. Мое знание также полностью основано на книгах / Интернете ... не формально или основано на слишком большом количестве дискуссий с экспертами, поэтому у меня, вероятно, есть странные концепции или пробелы.

Как я себе представляю, у меня есть два основных компонента обратного сигнала. Первый - это низкочастотный (постоянный) обратный сигнал, который обычно следует, как и следовало ожидать ... вдоль пути наименьшего сопротивления через силовую сеть / плоскость.

Второй компонент - это высокочастотный обратный сигнал, который пытается проследить трассу сигнала на заземляющей плоскости. Если вы переключите слои, скажем, с верхнего слоя на нижний слой на четырехслойной плате (сигнал, земля, питание, сигнал), то, как я понимаю, будет возвращен ВЧ-сигнал, который попытается перейти с заземляющей плоскости на плоскость питания путем обхода через ближайший доступный путь (ближайший разделительный колпачок, надеюсь ... который для ВЧ может быть коротким).

Я полагаю, если вы поместите эти два компонента в единицу индуктивности, то это действительно одно и то же (значение сопротивления вблизи постоянного тока - это все, что имеет значение, поскольку низкочастотная индуктивность ВЧ означает следование вдоль трассы) ... но мне легче представить их отдельно, как два разных режима, чтобы иметь дело с.

Если я пока в порядке, то как это работает на внутренних сигнальных слоях с двумя соседними плоскостями?

У меня 6-слойная плата (сигнал, земля, питание, сигнал, земля, сигнал). Каждый сигнальный слой имеет смежную плоскость заземления, которая полностью не повреждена (за исключением переходных отверстий / отверстий, очевидно). Средний уровень сигнала также имеет смежную плоскость питания. Силовой самолет разделен на несколько регионов. Я пытался свести это к минимуму, но, например, мой сплит 5 В принимает форму большой толстой буквы «С» вокруг внешней стороны платы. Большая часть остальных составляет 3,3 В, с областью 1,8 В под большей частью большой BGA, с очень маленькой областью 1,2 В рядом с центром.

(1) Будет ли моя раздельная плоскость питания вызывать у меня проблемы, даже если я сосредоточусь на том, чтобы сигналы имели хорошие пути возврата через наземные плоскости? (2) Приведет ли проблема с низкочастотным обратным каналом, идущим широким обходом к моему разделению на 5 В в форме буквы "С"? (Я бы вообще подумал нет ...?)

Я могу себе представить, что две неразбитые плоскости с почти равной индуктивностью, возможно, будут вызывать протекание обратного тока в обеих ... но я предпочитаю, что любой значительный обходной путь, требуемый на силовой плоскости, заставит обратный сигнал сильно сместить себя к плоскости земли.

(3) Кроме того, средний и нижний слои имеют одинаковую плоскость заземления. Насколько большая проблема это? Я бы интуитивно предположил, что следы непосредственно над каждым другим, разделяющим один и тот же наземный сигнал, будут влиять друг на друга больше, чем простое смежное соединение следов на том же слое. Нужно ли работать там усердно, чтобы этого не случилось?

Я подозреваю, что может появиться комментарий «Да, вообще-то, но вы не можете знать, не имитируя его» ... давайте просто предположим, что я говорю в целом.

РЕДАКТИРОВАТЬ: О, я просто подумал о чем-то. Будет ли пересечение силовой плоскости делить следы импеданса трассы для полосы? Я могу как-то увидеть, как идеальный импеданс трассы ниже, основанный частично на наличии двух плоскостей ... и если одна из них сломана, может ли это быть проблемой ...?

РЕДАКТИРОВАТЬ РЕДАКТИРОВАТЬ: Хорошо, я частично ответил на мой вопрос о разделении плоскости между уровнями сигнала. Глубина скин-эффекта, вероятно, в основном ограничивает сигналы своей стороной плоскости. (1/2 унции меди = 0,7 мил, глубина среза при 50 МГц равна 0,4 мил, 0,2 мил при 200 МГц ... поэтому все, что выше 65 МГц, должно прилипать к его боковой плоскости. В основном меня беспокоит сигнал DDR2 200 МГц, но <65 МГц составляющие этого еще могут быть проблемой)

Я думаю, что вы на правильном пути, пару заметок,

1) При трассировке сигнала между двумя плоскостями обратный ток будет разделен между двумя плоскостями, даже если одна из плоскостей будет разделена. Обратный ток не может «увидеть будущее» и заранее решить, на какую плоскость возвратиться. Он будет возвращаться выше и ниже трассы, пока не увидит разделение, в котором точка говорит: «О, дерьмо!» и платит вам, возможно, заставляя вас пройти тест FCC. Таким образом, вы хотите избежать прохождения трасс по расщеплениям плоскости, даже если другая соседняя плоскость не расщеплена. Вы можете иметь дело с разделением на конденсаторы и тому подобное, но этот тип решения далеко не идеален. Я бы сосредоточился на том, чтобы всегда избегать трассировки по плоскости, разбитой на соседней плоскости.

2) Широкие пути возврата сигналов постоянного тока не имеют большого значения.

3) Вы спросили о двух сигнальных слоях, находящихся в одной плоскости. Обычно это не имеет большого значения, если все сделано правильно. Многие люди используют один из слоев в качестве «горизонтального» сигнального слоя, а другой - в качестве «вертикального» сигнального слоя, чтобы обратные токи были ортогональны друг другу. Очень распространено проложить два сигнальных слоя для каждой плоскости и использовать эту горизонтальную / вертикальную технику. Самое важное, что нужно помнить, это не менять базовые плоскости. Ваша установка может быть немного хитрой, потому что переход от нижнего слоя к 4-му слою добавляет еще одну плоскость возврата. Более типичные 6-слойные доски

1) ASignalHor 2) GND 3) ASignalVer 4) BSignalHor 5) POWER 6) BSignalVer

Если вам нужны меньшие дополнительные плоскости, например, под микро, они обычно размещаются в виде островка на одном из сигнальных слоев. Если вам нужно использовать больше силовых плоскостей, вы можете подумать о переходе на 10+ слоев.

4) Интервал между плоскостями важен и может оказать огромное влияние на производительность, поэтому вы должны указать это для совета директоров. Если вы возьмете пример 6 слоев слоев, о которых я упоминал выше, интервал в 0,005,005,00,00,005,005 (вместо стандартного набора с равным расстоянием между слоями) может улучшить порядок на порядок. Он удерживает сигнальные слои вблизи их базовой плоскости (меньшие петли).

Да, вы в значительной степени отвечаете на свои вопросы. Что бы это ни стоило, все, что вы заявляете, точно так, как я узнал (раскрытие: я также изучаю книги / Интернет по EMI / SI).

Я почти уверен, что пересечение разделенных плоскостей разрушит импеданс стриплайна. Однако для не полосовой линии, если одна соседняя плоскость обеспечивает непрерывный путь обратного тока, с EMI все будет в порядке. Хотя я бы проверил стек, чтобы убедиться, что непрерывная плоскость физически ближе к сигнальному слою.

Я бы не стал беспокоиться о низкочастотных возвратных токах на вашем 5В сплите.