Η σημασία της ακεραιότητας του σήματος υψηλής ταχύτητας
Με την ανάπτυξη ηλεκτρονικών προϊόντων προς την υψηλή ταχύτητα καιυψηλή συχνότητα, όπως ο εξοπλισμός επικοινωνίας 5G και οι υπολογιστές υψηλής απόδοσης-, η ταχύτητα μετάδοσης των σημάτων στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων έχει αυξηθεί σημαντικά. Κατά τη μετάδοση υψηλής-ταχύτητας, τα σήματα είναι πολύ ευαίσθητα σε παρεμβολές από διάφορους παράγοντες, οδηγώντας σε προβλήματα ακεραιότητας σήματος. Όταν υπάρχει πρόβλημα ακεραιότητας σήματος, το σήμα μπορεί να παρουσιάσει παραμόρφωση, καθυστέρηση, ανάκλαση, παρεμβολή και άλλα φαινόμενα, προκαλώντας δυσλειτουργία των ηλεκτρονικών προϊόντων και επηρεάζοντας σοβαρά την απόδοση του προϊόντος. Για παράδειγμα, στον σχεδιασμό και την κατασκευή σταθμών βάσης 5G πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, εάν η ακεραιότητα των σημάτων υψηλής-ταχύτητας δεν μπορεί να εγγυηθεί αποτελεσματικά, θα οδηγήσει σε ασταθή μετάδοση σήματος, θα μειώσει την ποιότητα της επικοινωνίας και θα επηρεάσει την εμπειρία του χρήστη. Επομένως,κατασκευαστές πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτωνπρέπει να αποδίδει μεγάλη σημασία στην ανάλυση ακεραιότητας σήματος υψηλής ταχύτητας-για να διασφαλίζεται σταθερή και ακριβής μετάδοση σημάτων στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.
Παράγοντες που επηρεάζουν την ακεραιότητα των σημάτων-υψηλής ταχύτητας
Χαρακτηριστικά γραμμής μεταφοράς
Οι γραμμές μετάδοσης στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι κανάλια μετάδοσης σήματος και τα χαρακτηριστικά τους έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ακεραιότητα του σήματος. Εάν η σύνθετη αντίσταση της γραμμής μετάδοσης δεν ταιριάζει, το σήμα θα αντανακλάται κατά τη μετάδοση και ορισμένα σήματα θα επιστρέψουν κατά μήκος της αρχικής διαδρομής, παρεμποδίζοντας τα επόμενα σήματα. Επιπλέον, το μήκος, το πλάτος, η απόσταση μεταξύ των γραμμών μετάδοσης και η διηλεκτρική σταθερά του περιβάλλοντος μέσου επηρεάζουν την καθυστέρηση μετάδοσης και την απώλεια σημάτων. Για παράδειγμα, οι μεγαλύτερες γραμμές μετάδοσης εισάγουν μεγαλύτερη καθυστέρηση σήματος, ενώ μικρότερη απόσταση μεταξύ των γραμμών μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο αλληλεπίδρασης μεταξύ των σημάτων.
Σχεδιασμός μέσω οπών
Το Via είναι μια βασική δομή που συνδέει διαφορετικά στρώματα πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, αλλά η παράλογη σχεδίαση μπορεί επίσης να αποτελέσει κρυφό κίνδυνο για την ακεραιότητα του σήματος. Η παρασιτική επαγωγή και η χωρητικότητα των vias μπορούν να δημιουργήσουν πρόσθετη αντίσταση σε σήματα υψηλής-ταχύτητας, οδηγώντας σε παραμόρφωση του σήματος. Το μέγεθος, το σχήμα και η μέθοδος σύνδεσης με τα περιβάλλοντα κυκλώματα των οπών διέλευσης πρέπει να σχεδιαστούν προσεκτικά ώστε να μειωθούν οι αρνητικές επιπτώσεις στη μετάδοση του σήματος.
Δίκτυο διανομής ρεύματος
Η σταθερή παροχή ρεύματος είναι το θεμέλιο για τη διασφάλιση της κανονικής μετάδοσης σήματος. Ο θόρυβος, οι διακυμάνσεις της τάσης και άλλα ζητήματα στο δίκτυο διανομής ισχύος μπορούν να συνδεθούν με τη γραμμή σήματος μέσω του επιπέδου ισχύος, παρεμποδίζοντας την ακεραιότητα του σήματος. Οι κατασκευαστές πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων πρέπει να σχεδιάσουν εύλογα κυκλώματα φιλτραρίσματος και αποσύνδεσης ισχύος για να μειώσουν την επίδραση του θορύβου ισχύος στα σήματα.
Μέθοδος ανάλυσης ακεραιότητας σήματος υψηλής ταχύτητας
ανάλυση προσομοίωσης
Με τη βοήθεια επαγγελματικού λογισμικού ηλεκτρομαγνητικής προσομοίωσης όπως το HFSS, το SIwave κ.λπ., οι κατασκευαστές πλακών τυπωμένου κυκλώματος μπορούν να προσομοιώσουν και να αναλύσουν τη μετάδοση σημάτων υψηλής-ταχύτητας κατά τη φάση σχεδιασμού. Καθιερώνοντας ένα τρισδιάστατο μοντέλο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, ορίζοντας ακριβείς παραμέτρους υλικού και διέγερση σήματος, το λογισμικό προσομοίωσης μπορεί να προβλέψει τα χαρακτηριστικά μετάδοσης των σημάτων στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, να ανιχνεύσει πιθανά προβλήματα ακεραιότητας σήματος εκ των προτέρων και να βελτιστοποιήσει το σχεδιασμό. Για παράδειγμα, η προσομοίωση μπορεί να προσαρμόσει την αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης των γραμμών μεταφοράς, να βελτιστοποιήσει μέσω δομών, να βελτιώσει τα δίκτυα διανομής ισχύος και, επομένως, να βελτιώσει την ακεραιότητα του σήματος.
έλεγχος δοκιμής
Αφού ολοκληρωθεί η κατασκευή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, απαιτείται πραγματική δοκιμή και επαλήθευση. Οι συνήθεις μέθοδοι δοκιμής περιλαμβάνουν τη δοκιμή Time Domain Reflectometer (TDR), τη δοκιμή Vector Network Analyzer (VNA) κ.λπ. Η δοκιμή TDR μπορεί να ανιχνεύσει αλλαγές σύνθετης αντίστασης και ασυνέχειες στις γραμμές μεταφοράς, ενώ η δοκιμή VNA μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια την απώλεια μετάδοσης και τον συντελεστή ανάκλασης των σημάτων. Μέσω πραγματικών δοκιμών, οι κατασκευαστές πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων μπορούν να επαληθεύσουν την αποτελεσματικότητα του σχεδιασμού και να κάνουν στοχευμένες βελτιώσεις στα εντοπισμένα προβλήματα.