Навигация
5. Быстродействие
Производительность, на которую рассчитана система, является ее важным техническим параметром, который следует учитывать при выборе принципа межсоединений. Многие цифровые системы работают на тактовых частотах, приближающихся к 100 МГц, а другие уже давно перешагнули этот порог. Повышение быстродействия систем требует от разработчиков правильного выбора структур межсоединений в печатных платах и материалов, используемых в качестве подложки печатных плат.
5.1 Задержка сигналов
Скорость распространения сигнала обратно пропорциональна квадратному корню диэлектрической проницаемости материала подложки. Время распространения сигнала, так называемая конструктивная задержка, прямо пропорционально длине проводников и должно быть как можно меньше, чтобы оптимально обеспечить электрическую производительность системы. Задержка в линиях связи:
где г – конструктивная задержка времени распространения сигнала на единицу длины, L и С – индуктивность и емкость на единицу длины, тд – задержка на единицу длины при передаче сигналов в вакууме, е – диэлектрическая проницаемость среды, в которой распространяется сигнал, /и – магнитная проницаемость среды. Поскольку в цепях передачи сигналов используются в большинстве случаев немагнитные материалы, скорость распространения сигналов зависит главным образом от относительной диэлектрической проницаемости, значения которой у современных диэлектриков печатных плат лежат в диапазоне 2,5…6. Следовательно, задержка сигналов в линии может превышать 6 нс/м.
Емкостные нагрузки, создающиеся ответвлением трасс, вносят дополнительные задержки сигналов. Поэтому соединения нескольких приемников сигналов, как правило, выполняют не разветвлениями, а последовательным обходом, чтобы предотвратить это рассогласование.
Использование диэлектриков с улучшенными характеристиками дает незначительный выигрыш в задержке. Поэтому в общем случае конструктивная задержка сигналов зависит от длины сигнальных трасс.
5.2 Погонная емкость
Емкость проводников, отнесенных к единице длины:
Для проводников, располагаемых в одной плоскости:
где В-ширина проводника, см; Н – толщина межслойной изоляции, см; S – расстояние между краями проводников, см.
Если толщина печатной платы составляет больше 10% ширины проводника, необходимо вводить поправку на краевой эффект добавлением к вычисленному значению погонной емкости значение краевой емкости, значение которой может составлять до 20%.
5.3 Волновое сопротивление
Для систем, работающих при частоте выше 25 МГц, межсоединения должны иметь такие характеристики линий передачи, чтобы потери сигналов и искажения были минимальны. Правильный расчет линий передачи требует внимательного учета расстояния между проводниками и экранами и соблюдения точности их размеров, чтобы предотвратить рассогласование линий передач и в, конечном итоге, обеспечить быстродействие системы. Существует два основных типа линий передачи:
• открытые линии, когда сигнальная трасса находится над единственным экраном;
• закрытые линии, когда сигнальные трассы располагаются между экранами.
И та и другая линии могут быть реализованы только в многослойных структурах, и уже только это определяет необходимость их использования.
Волновое сопротивление линии (Ом) рассчитывается, исходя из следующих выражений:
для открытой линии:
где В-ширина проводника, см; Н – толщина межслойной изоляции, см; Л – толщина проводника, см; кс и кн – коэффициенты, учитывающие особенности конструкции экранов открытых и закрытых линий; q – коэффициент, учитывающий эксцентриситет положения печатного проводника относительно экранных слоев в закрытых линиях.
Задача согласования линий связи решается технологическим обеспечением воспроизведения заданного значения их волнового сопротивления, т.е. нормированием всех дестабилизирующих факторов, свойственных производству печатных плат. По результатам анализа влияния этих факторов можно сделать заключение о приемлемости дисперсий волнового сопротивления печатных проводников, реализуемых в производстве печатных плат, или принять решение о необходимости дополнительного контроля всех или отдельных конструктивных параметров печатных плат, оказывающих наибольшее влияние на разброс волнового сопротивления, если эта величина больше приемлемого допуска. По результатам дисперсионного анализа реального производства можно сделать заключение, что при соблюдении обычных норм контроля за технологическим процессом обеспечивается погрешность воспроизведения волнового сопротивления линий связи в МПП в пределах + 15%, при управлении процессом воспроизводства ширины проводников и толщины межслойной изоляции – 8… 10%.
Похожие работы
... приводится в графической части. 3. ТРАССИРОВКА МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. 3.1 Трассировка с помощью алгоритма Прима На основании полученных ранее данных и требований задания проведем трассировку общего провода цепи питания печатной платы блока оперативной памяти методом Прима. Для этого приведём необходимый участок печатной платы в сетке с шагом 5. Вывод 1 разъёма должен быть соединён с выводами 7 ...
... разработки Учебный план специальности 200800. 1.3 Цель и назначение разработки Целью является проектирование конструкций изделий 1-ого уровня; освоение методики конструирования печатных узлов и печатных плат, методов их компоновки. 1.4 Источник разработки Журнал "Приборы и техника эксперимента".-2001.- №2.-с.146-148 схема электрическая принципиальная устройства регистрации. 1.5. ...
... различают три метода выполнения ПП: - ручной; - полу автоматизированный; - автоматизированный; Предпочтительными являются полу автоматизированный, автоматизированный методы. 2. Процесс изготовления печатной платы В техническом прогрессе ЭВМ играют значительную роль: они значительно облегчают работу человека в различных областях промышленности, инженерных исследованиях, ...
... - Text Style (Текстовый стиль). В этом диалоговом окне установки такие же, как в программе Symbol Editor. 4 РАЗРАБОТАТЬ КОНТАКТНЫЕ ПЛОЩАДКИ Во всех системах автоматизированного проектирования печатных плат информация о графике контактных площадок содержится отдельно от графики корпуса компонента. Это связано с тем, что при изготовлении фотошаблона требуется обеспечить сопряжение программных ...
0 комментариев