帕特里克载体——导师图形,西门子业务
天线有各种形状的大小。除了无线通讯,他们在汽车空间变得无处不在。同样,高速数字电路溥这些领域。这是无意的天线在这些高速数字电路引起电磁干扰(EMI)问题。高速电路设计的主要目标之一就是使它成为一个非常贫穷的天线;换句话说,确保所有电流在一个封闭的循环。未能这样做的后果包括失败的排放要求,易受外界噪声来源,增加和不可靠的电路操作。
设计一个数字电路与关闭当前循环似乎很简单,但循环在哪里?这个问题的答案取决于几个因素,包括电路是否做一个0到1或1与0过渡,输电线路是如何引用,去耦电容。在图1下面,我们分析当前循环的一个相当常见的情况。一个I / O缓冲区是引用连接到一个输电线路功率和地面的飞机。在0到1过渡,目前来自权力针电源平面连接到缓冲区,通过上拉晶体管,在跟踪,它将在两架飞机。它将流在地上飞机回地面销,并通过解耦电容电源平面上地面。
图1所示。目前在高速数字电路回路
我们经常指的是电流在飞机返回电流。它们的能量耦合的结果跟踪通过电磁波的飞机。飞机的潜力并不重要。无论他们是地平面或电压平面,在任何给定时刻,跟踪将能量耦合到参考平面。它会几个能源到任何最近的的金属碎片,但在大多数设计良好的多氯联苯,这些通常是飞机。如果这些飞机碰巧使用的电力和地面飞机I / O缓冲区开车跟踪,这是最好的情况下,返回当前的最佳促进一个完整的循环。图2描述了现场跟踪及其参考飞机之间的耦合。
图2。场耦合跟踪及其引用的飞机
耦合决定跟踪的电气性能,如阻抗的痕迹。它可以描述为单位长度电感和电容。信号的传播,有效充电的LC电路,然后移动到下一个,一个充电,等等。电路的任何中断会导致辐射发生。很明显,你不会期望电路工作如果你跟踪(除了它表现得像一个天线)。削减的参考部分循环能产生同样的效果。重要的是要记住,输电线路的组合是一个跟踪及其参考平面,并将它们保持在良好消除大多数EMI问题。避免创建无意天线的最好方法是保持返回当前毗邻的跟踪和参考平面(s)。
有很多方法来解决交叉参考面分裂痕迹。当然,最好是引用的所有信号路由到一个坚实的地平面,但板厚度和成本通常不允许这种担忧。然而,通过仔细的分层盘旋飞行计划,你可以对任意次幂的飞机路线慢信号将分手在多个不同的电压。即使这样做,它通常包括一个双带状线跟踪结构,利用两个参考飞机两个跟踪层。跟踪将会更加接近参考面紧密耦合,允许它横分裂进一步参考平面。返回电流分布的距离尺度线性跟踪参考面。所以,如果跟踪近4倍比进一步接近参考平面的飞机,飞机将会返回当前的4倍。
一个共同的方法来减少辐射痕迹穿过平面分裂是缝附近的飞机一起跟踪交叉使用去耦电容。这可以有效,然而,重要的是要注意,安装电容器不作为一个低阻抗频带宽,所以它不会消除辐射的问题。
不那么极端,但同样有问题的情况下返回当前路径不完全折断,但妥协。一个常见的例子是一个信号的情况下使用通过过渡层之间。随着信号的转换,需要有一些路径跟踪返回当前参考飞机之间的连接。如果跟踪过渡层之间的参考平面是相同的潜力,如所有地引用,这样的路径可以使用缝合通过创建。但是,如果引用从所有地力量,飞机必须使用旁路电容器或缝合,更好的是,网络旁路电容。这样一个网络电容器已经存在的设计作为生产的一部分。去耦电容电源和地面之间的连接,通常是附近的IC,所以如果一层转变,最好让过渡IC这些电容器的位置附近。的另一种方式看,“选择一个图层,坚持下去”;换句话说,使集成电路的过渡层,继续的路线在这一层,直到另一个集成电路。
图3。电流分布的信号通过与附近的一个过渡
妥协返回路径的另一个例子是一个信号被路由接近边缘的一个参考平面。这不仅改变了阻抗的痕迹,但它也会导致一些辐射,使信号更容易受到噪声。这样的问题可以在一个布局很难找到,由于他们经常从常规孔隙飞机通过antipads和安装孔之间的空隙。
发现此类问题通常需要繁琐的手工设计审查的布局。但这些问题可以快速发现使用一个自动化的设计规则检查工具如HyperLynx刚果民主共和国。一个例子所示图4。这样的设计规则检查可以自动化和定制的不仅仅是一个简单的跟踪检查附近的一个洞,包括了解飞机边缘附近的返回电流分布。
图4。跟踪参考面附近的边缘识别和强调HyperLynx刚果民主共和国
可以通过自动检查发现其他问题,如小电感连接的解耦电容电源和地面附近的别针IC。需要去耦电容在电路完成返回电流环路即使没有分裂在平面上。这中可以看到图1,去耦电容器是描绘成一个电容器。如果跟踪位于两架飞机之间的对称,一半的返回电流会流入功率飞机,需要地面销。这就是解耦电容放在IC允许电流从飞机到地面销。使解耦电容一样必要控制EMI维持权力的完整性。
EMI问题相关电源完整性和信号完整性。一个配电网络设计的不足(生产)会导致辐射排放,通常对应于生产的高阻抗点。信号,如果信号辐射的能量,这也意味着能量并不使其接收者,导致信号完整性问题。这通常表现为边缘退化。信号和电源完整性问题通常是通过分析和解决后续的设计变化。解决电磁干扰问题涉及到确保完成当前的循环,这可以通过仔细的检查。检查所有可能的EMI问题董事会可以复杂和耗时,并使使用更实用的自动化设计规则检查。的组合分析和精心设计审查将阻止你创建不必要的天线,并留下您的高速接口运行可靠、运行良好的天线应该是。