Разработка высокоскоростных печатных плат глазами инженера-схемотехника. Сохранение целостности электрических сигналов. А. В. Трундов

сигнала равна 100 МГц) допустимый разбег длин проводников в шине может составлять уже 8,3 см.

      Шаг 13

      На примере шины данных можно показать актуальность определения критической длины линии передачи. Критическая длина линии передачи равна одной десятой от длины волны сигнала максимальной частоты спектра сигнала, распространяющегося в линии.

      Длина волны определяется из выражения

      ,где V распр. – скорость распространения волны в среде, f сп. сигн. – верхняя частота спектра сигнала.

      Скорость распространения сигнала V расп. для полосковых линий передачи может быть принята равной 1,5*10⁸ м/с (для FR-4 с диэлектрической проницаемостью равной 4) и для микрополосковых линий может быть принята равной 1,7*10⁸ м/c. Подставив в формулу частоту спектра сигнала f сп. сигн., вы сможете определить значение длины волны и критическую длину линии передачи. Чтобы не попасть в ловушку, не путайте частоту сигнала в шине, выберем для примера 80 МГц и частоту спектра сигнала, которая определяется либо как частота пятой гармоники

      ,либо, исходя из времени нарастания фронта импульса

      Например, выбрав время нарастания фронта сигнала t_R = 1 нс, получим

      Из двух значений выберем наибольшее

      Для микрополосковой линии передачи получим

      Если максимальная длина проводника в шине не превышает данного значения, согласование не требуется. Но при разводке шин часто приходится вносить неоднородности в виде переходных отверстий, ветвлений и др. В этом случае рекомендуется применить один из способов согласования.

      Шаг 14

      После разводки критичных проводников, проводников шины, можно переходить к разводке остальных цепей. Для низкочастотных сигналов с высокой скоростью изменения фронта/спада импульсов несоблюдение правил и рекомендаций по организации однородных линий передачи приведут к искажениям, которые станут причиной случайных сбоев или полной неработоспособности разработанных и изготовленных устройств.

      Шаг 15

      Применение сплошных опорных слоев позволяет решить массу задач, гарантировав отсутствие разрывов под высокоскоростными трассами. Размещение рядом с ними слоев питания позволит исключить множество проблем, связанных с дребезгом питания и земли.

      Использование полигонов питания вместо проводников питания позволит снизить падения напряжений на отдельных участках схемы электропитания. Соединение одноименных полигонов с достаточным количеством переходных отверстий, уменьшение количества и крутизны изгибов, правильная расстановка фильтрующих конденсаторов – позволят значительно снизить плотности токов, дребезг земли,