添加到示波器或數(shù)字化儀的快速傅立葉變換 (FFT) 可以測(cè)量所采集信號(hào)的頻域頻譜。這提供了一個(gè)不同且通常有用的視角;信號(hào)可以被視為幅度或相位與頻率的關(guān)系圖(圖 1)。
在射頻設(shè)計(jì)中,我們通常只需要使用基頻工作。例如:在 2.4 GHz RF 設(shè)計(jì)中,目標(biāo)是在我們的電路板上產(chǎn)生良好的 2.4 GHz 正弦波,且諧波較低。我們需要關(guān)注的頻率實(shí)際上是 2.4 GHz。
信號(hào)完整性 (SI) 和電源完整性 (PI) 是兩個(gè)不同但相關(guān)的分析領(lǐng)域,涉及數(shù)字電路的正常運(yùn)行。在信號(hào)完整性方面,主要關(guān)注的是確保傳輸?shù)?1 在接收器處看起來像 1(0 也一樣)。在電源完整性方面,主要關(guān)注的是確保為驅(qū)動(dòng)器和接收器提供足夠的電流來發(fā)送和接收 1 和 0。因此,電源完整性可以被視為信號(hào)完整性的一個(gè)子集。實(shí)際上,它們都是與數(shù)字電路的正確模擬操作有關(guān)的分析。
本系列第一部分中描述的簡(jiǎn)單情況在實(shí)際應(yīng)用中很少見。當(dāng)高頻信號(hào)通過非理想路徑(例如 PCB 通孔)時(shí),事情會(huì)變得更加復(fù)雜,PCB 通孔充當(dāng)從 PCB 一層到另一層的導(dǎo)體,從而產(chǎn)生阻抗變化。
信號(hào)完整性是許多設(shè)計(jì)人員在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中處理的主要主題之一。當(dāng)信號(hào)通過封裝結(jié)構(gòu)、PCB 走線、通孔、柔性電纜和連接器等互連件在從發(fā)送器到接收器的路徑上傳播時(shí),它會(huì)導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)波形的質(zhì)量下降和時(shí)序錯(cuò)誤。
現(xiàn)代 ASIC 由數(shù)百萬個(gè)門和數(shù)十億個(gè)晶體管組成,它們通??梢栽诰哂胁煌妷汉蜁r(shí)鐘頻率的多個(gè)域中運(yùn)行。為了避免數(shù)據(jù)丟失,設(shè)計(jì)人員需要確保從一個(gè)域發(fā)送到另一域的信號(hào)不會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)域中寄存器的建立時(shí)間或保持時(shí)間違規(guī)。以下是跨時(shí)鐘域時(shí)需要確?;虮苊獾?10 件事。
TMR在不斷發(fā)展的技術(shù)進(jìn)步領(lǐng)域,有一個(gè)概念以其徹底改變各個(gè)行業(yè)的潛力而脫穎而出:隧道磁阻 (TMR) 技術(shù)。雖然它的名字聽起來可能很復(fù)雜,但 TMR 背后的原理非常簡(jiǎn)單,它提供了一系列好處,從提高效率到提高各種應(yīng)用的可靠性。
PCB 上的元件溫度高于預(yù)期的情況是相當(dāng)常見的。通常,控制此類組件熱量的方法是 (a) 在其下方創(chuàng)建一個(gè)盡可能堅(jiān)固的銅焊盤,然后 (b) 在焊盤與焊盤下方某處的導(dǎo)熱表面之間放置通孔。此類通孔稱為“熱通孔”。這個(gè)想法是,散熱通孔會(huì)將熱量從焊盤傳導(dǎo)走,從而有助于控制熱組件的溫度。
I 2 R的單位為焦耳/秒;它是向跡線提供能量的速率。如果我們無限期地將這種能量施加到跡線上,跡線的溫度將無限期地繼續(xù)升高。這種情況不會(huì)發(fā)生,因?yàn)橛邢鄳?yīng)的冷卻效果可以冷卻走線。這些效應(yīng)包括通過電介質(zhì)的傳導(dǎo)、通過空氣的對(duì)流以及遠(yuǎn)離走線的輻射。
成功開發(fā)和推出嵌入式系統(tǒng)需要各種工程學(xué)科的廣泛技能。每個(gè)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)都需要八個(gè)不同的軟件開發(fā)領(lǐng)域的知識(shí)。開發(fā)人員對(duì)嵌入式軟件這八個(gè)支柱的掌握程度將直接影響開發(fā)成本、代碼可擴(kuò)展性和系統(tǒng)穩(wěn)健性等關(guān)鍵開發(fā)指標(biāo)。
供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)使用傳感器來調(diào)節(jié)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行。運(yùn)行該設(shè)備通常消耗的能量占每月電費(fèi)的很大一部分。當(dāng)室外溫度低于室溫時(shí),供暖負(fù)荷就會(huì)增加。相反,當(dāng)室外溫度高于室溫時(shí),冷負(fù)荷就會(huì)增加。
本系列關(guān)于低 EMI 印刷電路板設(shè)計(jì)的第 3 部分討論了分區(qū),以及為什么在電路板介電空間內(nèi)防止“嘈雜”信號(hào)場(chǎng)交叉耦合到“安靜”信號(hào)場(chǎng)很重要。在本文中,我將提供有關(guān)分區(qū)的更多詳細(xì)信息。雖然分區(qū)的概念很簡(jiǎn)單,但真正的主板通常需要更多的思考。
本系列的第 1 部分介紹了數(shù)字信號(hào)如何通過 PC 板傳播,第 2 部分介紹了實(shí)現(xiàn)低 EMI 的特定板層疊設(shè)計(jì)。第 3 部分將討論電路部分的分區(qū)、高速走線的布線以及其他一些有助于降低 EMI 的布局實(shí)踐。
本系列的第 1 部分描述了數(shù)字信號(hào)如何通過 PCB 板傳播。 1、2、5、6]。在第 2 部分中,我們將研究實(shí)現(xiàn)低 EMI 的特定電路板設(shè)計(jì)。我在客戶的電路板設(shè)計(jì)中看到的最大問題是層堆疊不良。
在幫助客戶使其產(chǎn)品符合 EMI 要求后,我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)根本問題:印刷電路板設(shè)計(jì)不佳。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員會(huì)遇到因印刷電路板設(shè)計(jì)不良而導(dǎo)致的問題。當(dāng)板載能源破壞敏感的接收器電路時(shí),不良的設(shè)計(jì)可能會(huì)導(dǎo)致無限的延遲,從而導(dǎo)致蜂窩合規(guī)性失敗。 GPS 和 Wi-Fi 接收器也會(huì)失去靈敏度。
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