Цифрови интерактивни схеми

Основно правило при проектиране на цифровата част на печатната платка е тя да има общ потенциал (земя) отделна от всеки друг общ потенциал, като този на аналоговата част, на високочестотната RF част и на мощните елементи.
Това от една страна предпазва схемите от другите части от възможните шумове (отскоци на напрежението), които се получават всеки път, когато голям брой цифрови елементи се превключват, а от друга страна предпазва цифровата част от смущения и шумове, генерирани от другите части на схемата.

Увеличените нива на протичащите токове при едновременното превключване на голяма част от логическите схеми предизвикват големи по стойност падове на напрежението по дължината на захранващите вериги, които водят до големи отскоци на напрежението в тях.
Индуктивността на захранващите вериги може да влоши допълнително горния ефект.

В резултат на повишеното съпротивление на захранващата мрежа върху печатната платка (по-големи размери на използваните чипове и на платките като цяло) и на увеличения ток на превключване от състояние в състояние (slew rate current) върховият ток в захранващата мрежа не може да бъде пропускан през нея, без това да доведе до големи отскоци в захранващите линии.
Подобни отскоци на напрежението могат да бъдат предизвикани и от съпротивление и индуктивност на метални връзки на печатната платка, на проводници за бондиране, на изводи на интерактивни схеми и на захранващите вериги върху чипа.
Обикновено за захранване на отделните функционални части на печатната платка се използват дълги връзки.

Когато те са направени по подходящ начин, влиянието на отскоците, предизвикани от резисторната компонента са пренебрежими.
Обаче ефектът на самоиндукцията става все по-значителен.
Съгласно закона на Фарадей всяка промяна на магнитния поток (предизвикана от бърза промяна на тока) предизвиква насрещна самоиндуцирана електродвижеща сила: emf = - dΦ/dt.
Самоиндукцията L на схемата се дефинира като отношение на общия магнитен поток към тока: L = Φ/I. В резултат emf = -LdI/dt .
Ефектът от електродвижещата сила е двоен.
Върху чиповете и печатната платка като цяло тя генерира отскоци във веригите на захранването (включително и на общия потенциал) с амплитуда: ΔV = dΦ/dt = L dI/dt.
Ако dI/dt = 100mA/nSec трябва да се пропусне през една захранваща верига с индуктивност L= 10 nH/cm и дължина 1cm, тогава свързаният с това отскок на напрежението в захранващата верига и в тази за общия потенциал ще бъде:

V = 10.109 . 100.10-3/109 = 1V.

Този ефективен отскок на напрежението се определя от броя на възлите, които се превключват едновременно.
Когато амплитудата на този отскок е голяма, тя се проявява и като смущаващ входен сигнал и може да предизвика грешно превключване на елемент памет в схемата.
Когато в една ИС няма електрически разделени вериги на захранването, то сигналите по връзки между блокове, свързани към различни захранващи вериги, могат драматично да бъдат смущавани.
Подобно на аналоговите схеми и цифровите схеми би трябвало да имат метален слой на общия потенциал на страната на компонентите, която се свързва с останалите в точката, в която се подава външния общ потенциал.

Полезни материали и ресурси:

При определени честоти на работа, междусъединенията върху слоевете на печатната платка трябва да се разглеждат като предавателни линии.
Общото правило е, че това се случва когато закъснението в двете посоки на линията е по-голямо от времето за нарастване на импулса на сигнала през тази линия.
„Закъснението” на тази линия е времето за разпространение на сигнала.
Прието е, че скоростта на разпространение на електрическия ток в меден проводник е скоростта на светлината във вакуум, т.е. около 85ps/in.
Във всяка друга среда скоростта на разпространение ще е функция на скоростта във вакуум, редуцирана съгласно Sm = 1.017εr1/2.
За твърдите печатни платки, реализирани с епоксидната смола FR-4, εr е приблизително 4, т.е. скоростта на разпространение е около 6 in/ns.
Това означава, че когато сигнал с фронт 1ns е изпратен по междусъединение с дължина равна или повече от 3in (в двете посоки = 6 in или по-дълго) това междусъединение трябва да се разглежда като предавателна линия.

No related posts.

Web design and SEO topics: Компютри, платки, Технологии

Web site categories: Технологии

Web Design Optimization

Цифрови интерактивни схеми » Web design and custom web page design, SEO optimization and Internet development

Цифрови интерактивни схеми

Leave a Comment

Web design Pages

Web design and SEO

Web design, SEO and Internet articles

Web Topics

Web design Resources

Related Posts

Уеб дизайн и SEO статии

Съвети за SEO оптимизация и уеб сайтове

Web Design and SEO Optimization