Методы и правила сохранения целостности электрических сигналов в стандарте представлены без объяснений принципов их работы. Для правильного их применения в соответствии с реальной ситуацией требуется углубленное изучение.
Отечественная литература по данной тематике практически отсутствует. В различных ВУЗах нашей страны существуют разрозненные методические пособия и материалы, преподаваемые в рамках курса «Радиотехника». Некоторые доступные работы зарубежных авторов по данной тематике перечислены в разделе «Список рекомендуемой литературы и указателей», представленном в конце книги.
Отсутствие систематизированной информации по теме сохранения целостности сигналов и питания и невнимательность к данной теме руководителей проектов приводит к пренебрежению в использовании достаточно простых, но важных правил перед началом эскизного и в процессе рабочего проектирования печатных плат.
В конечном итоге серьезные недостатки в области электромагнитной совместимости да и просто в работоспособности проявляются только в процессе испытаний электрических макетов, что приводит к значительному увеличению сроков разработки и стоимости изделий.
В книге сделана попытка объяснить и систематизировать известные правила проектирования печатных плат.
Огромную помощь в понимании электрофизических процессов и «проверке знаний» дала возможность применения систем моделирования, проектирования и анализа печатных плат HyperLynx SI/PI компании Mentor (A Siemens Business) и Sigrity фирмы «Cadence Design Systems» как в предтопологическом, так и в посттопологическом режиме после разработки конструкций плат до момента их изготовления.
Именно хорошая сходимость результатов моделирования с результатами реальных измерений, накопленных за время практической деятельности, позволили представить в книге правила и методики повышения качества печатных плат без строгого математического обоснования.
Прочитав книгу вы познакомитесь с понятиями:
электромагнитное поле и электромагнитная волна,
цифровой сигнал,
пассивные элементы и типовые звенья на их основе,
линия передачи,
волновое сопротивление линии передачи,
однородность линии передачи,
виды и причины неоднородностей линии передачи,
методы согласования сопротивлений,
собственная частота резонанса линии передачи,
скорость распространения электромагнитной волны
в различных средах и типах линий передачи,
матрица конденсаторов для снижения уровня шумов, "дребезга земли" и "эффекта хлопающих крыльев" в системе электропитания печатной платы.
Вы узнаете почему «нельзя» и в каких случаях «можно»:
использовать длинные проводники,
трассировать соседние проводники близко друг к другу
располагать сигнальные проводники близко
к проводникам или полигонам земли и питания,
изменять ширину проводника по ходу трассы,
допускать разрывы полигона земли (опорного слоя)
под сигнальными проводниками или линиями передачи,
допускать изгибы проводников,
допускать создание «контуров» и «петель»,
допускать установку переходных отверстий,
допускать ветвление проводников.
Вы научитесь:
применять методы согласования сопротивлений,
организовывать однородные линии передачи,
организовывать стек печатной платы,
организовывать классы цепей,
разрабатывать правила для отдельных классов цепей,
оптимально размещать элементы на плате,
применять электрическое и магнитное экранирование,
применять методы улучшения электромагнитной совместимости разрабатываемых устройств,
оценивать необходимость выравнивания проводников в шинах и дифференциальных парах,
устанавливать «матрицы конденсаторов»,
снижать плотности токов в проводниках и полигонах питания,
обеспечивать низкий и равномерный импеданс цепей питания в требуемом диапазоне частот.
Теоретические основы
При разработке высокоскоростных печатных плат в них вместо обычных проводников должны быть организованы линии передачи.
Линия передачи это конструкция, состоящая из сигнального проводника, опорного слоя и диэлектрика между ними.