学生提问:请教军工设备的背板设计问题。设备有主控的powerpc计算机模块,高速AD采集模块,微波变频模块,信号源模块等等。背板设计成多少层比较好?困扰我的是需不需要设计好几个地平面,分别对应每个微波模块和计算机模块,每个模块的地线通过连接器连接到相应的地层;还是所有微波模块对应一个地层,计算机这样的数字电路对应一个地层?当然微波模块里面也有FPGA或者cpld之类的控制电路。
白老师答:(1)这其实也是一个非常典型的问题,背板的设计不管是在通信还是军工都是司空见惯的套路,之所以大家不熟悉是因为在其他行业很少这么做,当然我们消费类比如说PC.其实也是典型的背板设计。
(2)背板设计一般情况下主要考虑两方面:一是热插拔的问题,插拔最大的问题就是非常容易产品静电等方式的浪涌能量,这种时候在接口地方就会产生非常大的di/dt,也就是突然会产生一个非常大的瞬态电流,热插拔的时候如果我们不做任何处理的话,很多器件都会被瞬间损坏,所以解决的关键是正对于这种大电流进行,最基本的想法就是首先我们要检测到这种大电流,一到检测到大电流,我们立马把要插进来的子板的电源关断等大电流过去再给这个板子供电,所以常的思路都是通过测流电阻监测电流来进行控制,当然这有涉及到了是在高压侧监测还是低压侧监测的问题,这个内容涉及的东西比较多,大家可以关注老白硬件系列课程电感的课程也有这一块详细的讲解,这一块更多的是在通信行业语言重点考虑的。
(3)背板设计还需要考虑另外一个方面就是混合信号的问题,这个问题在通信和军工都是重点考量的,在混合信号的时候,首先我们必须要进行多层板设计,然后我们还要地平面分割处理,另外我们还要自己RF-->高速数字信号-->中速数字信号-->低速数字信号-->模拟信号这样布局.之所以要这样设计最根本的原因是因为其电磁环境几乎是所有行业的产品里面最复杂的,所以这个时候我们一定要根据传输线理论等严格进行设计,不止这样有很多地方我们还需要做各种各样的仿真,比如说eMC,SI,PI,热仿真等等等...

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