10 (Для лаб по платам), страница 12

Конденсаторы дляповерхностного монтажа помещаются на верхнюю сторону печатной платы на рис 10.45А.Для семейства SHARC рекомендуется восемь керамических конденсаторов по 0.02 мкФ.Они должны быть расположены как можно ближе к корпусу. Соединения с выводами VDDдолжны быть как можно более короткими с использованием широких дорожек.Соединения с землей должны делаться прямо на заземляющую поверхность с помощьюмежслойных переходов. Менее предпочтительный метод показан на рис. 10.45 В, гдеконденсаторы расположены на задней стороне печатной платы под корпусом.

Еслизаземляющая поверхность под корпусом пронизана большим количеством сигнальныхмежслойных переходов, обратный ток конденсатора должен идти на внешнююзаземляющую поверхность, которая может быть не слишком хорошо связана с внутреннейзаземляющей поверхностью через межслойные переходы.РАЗВЯЗКА DSP В КОРПУСАХ ТИПА PQFPС БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ВЫВОДОВABВИД НАКОРПУССВЕРХУВИД НАКОРПУССВЕРХУКОНДЕНСАТОРЫ НА ПЕРЕДНЕЙСТОРОНЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫКОНДЕНСАТОРЫ НА ЗАДНЕЙСТОРОНЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫРис.

10.4557aПечатная плата для корпуса BGA (выводы в виде матрицы шариков) показана на рис10.46. Обратите внимание, что все связи с шариками должны быть сделаны при помощимежслойных переходов к другим слоям платы. Для таких блоков часто всего используетсяструктура дорожки в виде "кости". Затененная зона показывает положение паяльноймаски. Также, как в случае с блоком PQFP, локальные развязывающие конденсаторыдолжны быть расположены как можно ближе к блоку с короткими связями с выводамиVDD и прямыми связями через межслойные переходы к слою заземляющей поверхности.РАЗВЯЗКА DSP В КОРПУСАХ ТИПА BGA ("МАТРИЦАШАРИКОВ") С БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ВЫВОДОВВИД СВЕРХУПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫБЕЗ УСТАНОВЛЕННОЙМИКРОСХЕМЫМОНТАЖНАЯ ПЛОЩАДКАВ ВИДЕ "КОСТОЧКИ"МЕЖСЛОЙНЫЙ ПЕРЕХОДПАЯЛЬНАЯ МАСКАПОПЕРЕЧНОЕСЕЧЕНИЕКОРПУС ТИПА BGAШАРИКИ ПРИПОЯМЕЖСЛОЙНЫЕПЕРЕХОДЫМНОГОСЛОЙНАЯПЕЧАТНАЯ ПЛАТАРис.

10.46На рис.10.47 показана приблизительная компоновка питания и заземления для DSP типаADSP-21160 в корпусе BGA 27x27мм с 400 шариков. Шаг шариков составляет 1.27 мм.Примерно 84 шарика используются в центре структуры для соединения с землей.Соединения с напряжением питания ядра (40 шариков) и с напряжением внешней части(46 шариков) окружают шарики заземления.

Оставшиеся внешние шарики используютсядля различных сигналов.Расположенные в центре шарики заземления выполняют двойную функцию. Их перваяфункция обеспечивать низкоимпедансную связь со слоем заземляющей поверхности.Вторая функция – отводить от корпуса тепло на заземляющую поверхность, т.е. служитьтеплоотводом, т.к.

устройство должно рассеивать при работе в среднем около 2.5 Вт.Добавление внешнего теплоотвода, как показано, понижает еще больше температурноесопротивление переход-среда.58aСХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ВЫВОДОВ DSP ADSP-21160В КОРПУСЕ ТИПА 400-PIN PBGAРАСПОЛОЖЕНИЕВЫВОДОВПРИБЛИЗИТЕЛЬНОЕ,ПОКАЗАНЫ НЕ ВСЕВЫВОДЫВЫВОДЫЗАЗЕМЛЕНИЯ (84)ВЫВОДЫПИТАНИЯ (84)РАЗМЕР КОРПУСА:27 ММ × 27 ММШАГ ВЫВОДОВ:1.27 ММСИГНАЛЬНЫЕВЫВОДЫМНОГОСЛОЙНАЯПЕЧАТНАЯ ПЛАТАЗАЗЕМЛЕНИЕИ ТЕПЛООТВОДРис.

10.4759aСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: ШУМОПОНИЖЕНИЕ И ФИЛЬТРАЦИЯ1.EMC Design Workshop Notes, Kimmel-Gerke Associates, Ltd.,St. Paul, MN. 55108, (612) 330-3728.2.Walt Jung, Dick Marsh, Picking Capacitors, Parts 1 & 2, Audio, February, March, 1980.3.Tantalum Electrolytic and Ceramic Capacitor Families, KemetElectronics, Box 5928, Greenville, SC, 29606, (803) 963-6300.4.Type HFQ Aluminum Electrolytic Capacitor and type V StackedPolyester Film Capacitor, Panasonic, 2 Panasonic Way, Secaucus,NJ, 07094, (201) 348-7000.5.OS-CON Aluminum Electrolytic Capacitor 93/94 Technical Book,Sanyo, 3333 Sanyo Road, Forrest City, AK, 72335, (501) 633-6634.6.Ian Clelland, Metalized Polyester Film Capacitor Fills High FrequencySwitcher Needs, PCIM, June 1992.7.Type 5MC Metallized Polycarbonate Capacitor, Electronic Concepts, Inc.,Box 1278, Eatontown, NJ, 07724, (908) 542-7880.8.Walt Jung, Regulators for High-Performance Audio, Parts 1 and 2,The Audio Amateur, issues 1 and 2, 1995.9.Henry Ott, Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, 2d Ed., 1988, Wiley.10.Fair-Rite Linear Ferrites Catalog, Fair-Rite Products, Box J, Wallkill,NY, 12886, (914) 895-2055, http://www.fair-rite.com.11.Type EXCEL leaded ferrite bead EMI filter, and type EXC L leadlessferrite bead, Panasonic, 2 Panasonic Way, Secaucus, NJ, 07094,(201) 348-7000.12.Steve Hageman, Use Ferrite Bead Models to Analyze EMI Suppression,The Design Center Source, MicroSim Newsletter, January, 1995.13.Type 5250 and 6000-101K chokes, J.

W. Miller, 306 E. Alondra Blvd.,Gardena, CA, 90247, (310) 515-1720.14.DIGI-KEY, PO Box 677, Thief River Falls, MN, 56701-0677,(800) 344-4539.15.Tantalum Electrolytic Capacitor SPICE Models, Kemet Electronics,Box 5928, Greenville, SC, 29606, (803) 963-6300.16.Eichhoff Electronics, Inc., 205 Hallene Road, Warwick, RI., 02886,(401) 738-1440, http://www.eichhoff.com.17.Practical Design Techniques for Power and Thermal Management,Analog Devices, 1998, Chapter 8.60aРАБОТА С ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЛОГИКОЙО согласовании нагрузки дорожек печатных плат с их характеристическим импедансом сцелью избежать отражения, было написано много.

Хорошее правило о том, когда этонеобходимо, звучит так: Нагружайте линию на её характеристический импедансв случае, если задержка на прохождение сигнала по дорожке печатной платы большелибо равна половине времени нарастания/спада (того, что быстрее) этого сигнала.Консервативный метод заключается в использовании критерия 2 дюйма (длины дорожки)на наносекунду (времени нарастания/спада). Например, дорожка платы длявысокоскоростной логики со временем нарастания/спада в 1нс должна быть нагруженана ее характеристическое сопротивление, если длина дорожки равна или больше 2 дюймов(включая все изгибы). Рис.

10.48 показывает типичное время нарастания/спада длянескольких логических семейств, включая SHARC-DSP, работающие от питания 3.3 В.Как и ожидалось, время нарастания/спада является функцией емкости нагрузки.ТИПИЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВРЕМЕНИ НАРАСТАНИЯИ СПАДА НА ВЫХОДЕ DSPADSP-21060LSHARC:ВРЕМЯ НАРАСТАНИЯ/СПАДА, НС (10%–90%)GaAs: 0.1 нсECL: 0.75 нсADI SHARC DSP: от 0.5 до 1 нс(Напряжение источника питания +3.3 В)ВРЕМЯ НАРАСТАНИЯВРЕМЯ СПАДАЕМКОСТЬ НАГРУЗКИ, ПФРис. 10.48Это же самое правило 2 дюйма/нс должно быть использовано в аналоговых схемах приопределении того, какими должны быть линии передачи. Например, если у усилителяна выходе максимальная частота fmax, тогда время нарастания tr вычисляется по формулеtr=0.35/fmax.

Максимальная длина дорожки платы вычисляется через умножение временинарастания на 2 дюйма/нс. Например, максимальная частота на выходе 100 МГцсоответствует времени нарастания 3.5 нс, тогда при длине дорожки, по которой проходитэтот сигнал, больше 7 дюймов, она должна рассматриваться как линия передачи.Выражение 10.1 может быть использовано для определения характеристическогоимпеданса дорожки платы, отделенной от поверхностей питания/заземлениядиэлектриком платы (микрополосковая линия передачи):61aZ o (Ω) = 5.98d ln  0.89w + tε r + 1.4187Выражение 10.1где εr -диэлектрическая постоянная материала печатной платы,d- Толщина платы между металлическими слоями, в mils,w- ширина металлической дорожки, mils,t- толщина металлической дорожки, mils.Время прохождения сигнала в одну сторону по одной металлической дорожке надповерхностью питания/заземления будет определяться из соотношения 10.2:tpd ( ns/ft) = 1.017 0.475ε r + 0.67Выражение 10.2Например, на стандартной 4-слойной плате может применяться медная дорожка 8 milшириной, в 1 унцию/кв.фут (0.035 мм) толщиной, отделенная диэлектрическимматериалом FR4 (er=4.7) 0.021 дюйма толщиной.Характеристический импеданс дорожки и время прохождения сигнала в одну сторону потакой дорожке будет 88 Ом и 1.7 нс/фут (7 дюймов на наносекунду), соответственно.Наилучший способ уберечь чувствительные аналоговые схемы от влияния быстройлогики является их физическое разделение и использование не более быстрых семействлогики, чем требуется в системе.

В некоторых случаях может потребоваться использоватьнескольких семейств логик в системе. Альтернатива этому – использованиепоследовательно включенных резисторов или ферритовых бусинок для сниженияскорости переходов там, где скорость не требуется. На рис. 10.49 показано два метода.В первом последовательный резистор и входная емкость образуют НЧ фильтр. Обычнаявходная емкость КМОП-структуры составляет от 5 пФ до 10 пФ. Располагайтепоследовательные резисторы как можно ближе к выходу управляющего логическогоэлемента схемы.