Introduction

Le PCB est au cœur de la fonctionnalité de presque tous les appareils électroniques, garantissant que les signaux sont transmis avec précision d’un composant à un autre, tandis que l’intégrité du signal implique la qualité et la fiabilité des signaux électriques lorsqu’ils voyagent de la source à la destination sur le PCB, de sorte que le signal intégrité L’importance de l’intégrité du signal et de l’intégrité du signal est progressivement devenue le centre d’attention, et l’intégrité du signal garantit le fonctionnement optimal des systèmes électroniques modernes. Dans les sections suivantes, nous approfondirons la science derrière cela et les moyens pratiques de le mettre en œuvre.

Qu’est-ce que l’intégrité du signal ?

L’intégrité du signal (SI) fait référence à la préservation et au maintien de la forme d’onde d’un signal électrique tout au long de son trajet de transmission. Il garantit que le signal conserve sa forme, son amplitude et son timing d’origine depuis sa source jusqu’à sa destination sans distorsions ni pertes indésirables. Essentiellement, l’intégrité du signal consiste à garantir que le signal transmis est reçu avec précision et clarté dans les systèmes électroniques.

Problèmes courants d’intégrité du signal

• Réflexion : se produit en raison d’une inadéquation d’impédance dans le circuit, provoquant le rebond d’une partie du signal.
• Diaphonie : Couplage électromagnétique (EM) involontaire entre des conducteurs pouvant provoquer une interférence entre un signal et un autre.
• Atténuation : affaiblissement ou perte d’un signal lorsqu’il traverse un PCB.
• Interférence électromagnétique (EMI) : les sources externes de rayonnement électromagnétique interfèrent avec le bon fonctionnement d’un circuit imprimé.
• Rebond de terre : phénomène dans lequel les niveaux de tension de terre fluctuent en raison de la commutation simultanée des composants.

Atténuation des problèmes d’intégrité du signal

Contrôle d’impédance :

• Traces à impédance contrôlée : assurez-vous que la trace est conçue pour avoir une impédance constante sur toute sa longueur.
• Terminaison : l’ajout de terminaisons résistives (telles que des terminaisons en série ou en parallèle) peut empêcher les réflexions.

Réduisez la diaphonie :

• Espacement plus large : augmentez la distance entre les traces à grande vitesse.
• Plan de masse : utilisez un plan de masse entre les couches de signaux pour protéger et réduire la diaphonie capacitive.
• Paire différentielle : transmet des signaux en utilisant une signalisation différentielle, où deux signaux complémentaires sont envoyés, réduisant ainsi la susceptibilité aux interférences.

Gérer les avions au sol et électriques :

• Plan de masse solide : évitez les masses divisées qui pourraient agir comme des antennes ou introduire des discontinuités d’impédance.
• Condensateurs de découplage : placez-les à proximité des broches d’alimentation du circuit intégré pour fournir un stockage de charge local et réduire les effets du bruit de commutation simultané.

Précautions contre les interférences électromagnétiques :

• Blindage : envelopper les parties sensibles d’un circuit dans un blindage métallique pour bloquer les rayonnements externes.
• Filtrage : utilisez des composants tels que des billes de ferrite pour filtrer le bruit haute fréquence.

Pour résoudre l’atténuation :

• Amplificateurs/Répéteurs : utilisez-les pour amplifier les signaux dans les longues lignes de transmission.
• Considérations matérielles : choisissez des matériaux PCB qui présentent une faible perte de signal à hautes fréquences.

Technologie de routage avancée :

• Longueurs de trace plus courtes : minimisez la longueur des traces à grande vitesse.
• Considérations sur les vias : évitez les vias inutiles dans les chemins à grande vitesse et, le cas échéant, assurez-vous de les contre-percer pour réduire la longueur du tronçon.

Simulation et tests :

• Simulation préalable à la mise en page : utilisez les outils d’automatisation de la conception électronique (EDA) pour simuler et prédire les problèmes SI avant la mise en page réelle.
• Vérification post-mise en page : après la conception, exécutez une simulation post-mise en page pour vérifier l’intégrité du signal. Les méthodes de tests physiques telles que la réflectométrie dans le domaine temporel (TDR) peuvent aider à identifier et à résoudre les problèmes SI.

Conclusion

Des perturbations mineures du signal peuvent affecter considérablement les performances d’un appareil, ce qui rend crucial le maintien de l’intégrité du signal dans les PCB afin de garantir la fiabilité et l’efficacité des systèmes électroniques.