Introducción

La PCB es el núcleo de la funcionalidad de casi todos los dispositivos electrónicos, lo que garantiza que las señales se transmitan con precisión de un componente a otro, mientras que la integridad de la señal implica la calidad y confiabilidad de las señales eléctricas a medida que viajan desde el origen al destino en la PCB, por lo que la señal integridad La importancia de la integridad de la señal y la integridad de la señal se ha convertido gradualmente en el centro de atención, y la integridad de la señal garantiza el funcionamiento óptimo de los sistemas electrónicos modernos. En las siguientes secciones, profundizaremos en la ciencia detrás de esto y en las formas prácticas de implementarlo.

¿Qué es la integridad de la señal?

La integridad de la señal (SI) se refiere a la preservación y mantenimiento de la forma de onda de una señal eléctrica a lo largo de su ruta de transmisión. Garantiza que la señal conserve su forma, amplitud y sincronización originales desde su origen hasta su destino sin distorsiones o pérdidas indeseables. En esencia, la integridad de la señal consiste en garantizar que la señal transmitida se reciba de forma precisa y clara en los sistemas electrónicos.

Problemas comunes de integridad de la señal

• Reflexión: Ocurre debido a un desajuste de impedancia en el circuito, provocando que parte de la señal rebote.
• Diafonía: acoplamiento electromagnético (EM) involuntario entre conductores que puede causar que una señal interfiera con otra.
• Atenuación: El debilitamiento o pérdida de una señal cuando pasa a través de una PCB.
• Interferencia electromagnética (EMI): las fuentes externas de radiación electromagnética interfieren con el funcionamiento adecuado de una placa de circuito.
• Rebote de tierra: fenómeno en el que los niveles de voltaje de tierra fluctúan debido a la conmutación simultánea de componentes.

Mitigar los problemas de integridad de la señal

Control de impedancia:

• Trazas de impedancia controlada: asegúrese de que la traza esté diseñada para tener una impedancia constante en toda su longitud.
• Terminación: Agregar terminaciones resistivas (como terminaciones en serie o en paralelo) puede evitar reflejos.

Reducir la diafonía:

• Espaciado más amplio: aumenta la distancia entre trazas de alta velocidad.
• Plano de tierra: utilice un plano de tierra entre las capas de señal para proteger y reducir la diafonía capacitiva.
• Par diferencial: Transmite señales mediante señalización diferencial, donde se envían dos señales complementarias, reduciendo así la susceptibilidad a las interferencias.

Gestionar aviones terrestres y de energía:

• Plano de tierra sólida: Evite tierras divididas que puedan actuar como antenas o introducir discontinuidades de impedancia.
• Condensadores de desacoplamiento: colóquelos cerca de los pines de alimentación del IC para proporcionar almacenamiento de carga local y reducir los efectos del ruido de conmutación simultánea.

Precauciones contra interferencias electromagnéticas:

• Blindaje: Envolver partes sensibles de un circuito en una protección metálica para bloquear la radiación externa.
• Filtrado: utilice componentes como perlas de ferrita para filtrar el ruido de alta frecuencia.

Para resolver la atenuación:

• Amplificadores/Repetidores: utilícelos para aumentar las señales en líneas de transmisión largas.
• Consideraciones sobre el material: elija materiales de PCB que tengan una baja pérdida de señal a altas frecuencias.

Tecnología de enrutamiento avanzada:

• Longitudes de seguimiento más cortas: minimice la longitud de los seguimientos de alta velocidad.
• Consideraciones sobre las vías: evite las vías innecesarias en rutas de alta velocidad y, si las utiliza, asegúrese de taladrarlas para reducir la longitud del trozo.

Simulación y pruebas:

• Simulación previa al diseño: utilice herramientas de automatización de diseño electrónico (EDA) para simular y predecir problemas de SI antes del diseño real.
• Verificación posterior al diseño: después del diseño, ejecute una simulación posterior al diseño para verificar la integridad de la señal. Los métodos de prueba física, como la reflectometría en el dominio del tiempo (TDR), pueden ayudar a identificar y resolver problemas SI.

Conclusión

Las perturbaciones menores de la señal pueden afectar significativamente el rendimiento de un dispositivo, por lo que es crucial mantener la integridad de la señal en las PCB para garantizar la confiabilidad y eficiencia de los sistemas electrónicos.