PCB υψηλής ταχύτητας Ο σχεδιασμός αναφέρεται σε οποιοδήποτε σχέδιο όπου η ακεραιότητα του σήματος αρχίζει να επηρεάζεται από τα φυσικά χαρακτηριστικά του PCB, όπως η διάταξη, η συσκευασία, η διασύνδεση και η στοίβαξη στρώματος. Επιπλέον, όταν αρχίσετε να σχεδιάζετε πίνακες και αντιμετωπίζετε προβλήματα όπως καθυστέρηση, διασταύρωση, αντανάκλαση ή εκπομπές, θα εισέλθετε στον τομέα του σχεδιασμού PCB υψηλής ταχύτητας.

Η εστίαση σε αυτά τα ζητήματα καθιστά τον σχεδιασμό υψηλής ταχύτητας τόσο μοναδικό. Μπορεί να έχετε συνηθίσει να σχεδιάζετε ένα απλό PCB που εστιάζει στην τοποθέτηση εξαρτημάτων και την καλωδίωση. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείτε σχέδια υψηλής ταχύτητας, είναι πιο σημαντικό να λάβετε υπόψη παράγοντες όπως η απόσταση τους από το σήμα, το πλάτος του σήματος, πού τοποθετούνται και τι είδους διαδρομή είναι. Η σύνδεση. Επιπλέον, έχοντας υπόψη αυτούς τους παράγοντες, θα φτάσει σε υψηλότερο επίπεδο στη διαδικασία σχεδιασμού PCB.

Δεξιότητες σχεδιασμού PCB υψηλής ταχύτητας

1. Γνωρίστε το λογισμικό σχεδιασμού που προσφέρει προηγμένες επιλογές

Χρειάζεται πολλές πολύπλοκες λειτουργίες για να σχεδιαστεί σε λογισμικό CAD με μεγάλη ταχύτητα. Επίσης, ενδέχεται να μην υπάρχουν πολλά προγράμματα για ερασιτέχνες και συχνά δεν υπάρχουν προηγμένες επιλογές που βασίζονται στη σουίτα Ιστού. Επομένως, χρειάζεστε καλύτερη κατανόηση των ισχυρών εργαλείων CAD.

2. Αυτοκινητόδρομοι

Όσον αφορά την καλωδίωση υψηλής ταχύτητας, οι σχεδιαστές πρέπει να κατανοήσουν τους κανόνες για τη βασική καλωδίωση, συμπεριλαμβανομένης της μη κοπής των συνδέσεων γείωσης και της συντόμευσης της καλωδίωσης. Επομένως, αποτρέψτε τη διασταύρωση σε μια ορισμένη απόσταση στην ψηφιακή γραμμή και προστατέψτε όλες τις γεννήτριες παρεμβολών έτσι ώστε να μην καταστραφεί η ακεραιότητα του σήματος.

3. Καλωδίωση με έλεγχο σύνθετης αντίστασης

Για ορισμένα σήματα περίπου 40-120 ohms, απαιτείται αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης. Το σύνθημα για την αντιστοίχιση χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης είναι η κεραία και πολλά ζεύγη διαφοράς.

Είναι σημαντικό ο σχεδιαστής να κατανοήσει πώς να υπολογίσει το πλάτος γραμμής και τις απαραίτητες τιμές σύνθετης αντίστασης για την πλαστικοποίηση. Εάν η τιμή σύνθετης αντίστασης δεν είναι σωστή, το σήμα μπορεί να επηρεαστεί σοβαρά, με αποτέλεσμα τη καταστροφή των δεδομένων.

4. matchingχνος αντιστοίχισης μήκους

Υπάρχουν πολλές γραμμές στο δίαυλο μνήμης υψηλής ταχύτητας και το δίαυλο διεπαφής. Αυτές οι γραμμές μπορούν να λειτουργούν σε πολύ υψηλές συχνότητες, επομένως είναι ζωτικής σημασίας τα σήματα να ταξιδεύουν ταυτόχρονα από το άκρο αποστολής στο άκρο λήψης. Επιπλέον, απαιτεί ένα χαρακτηριστικό που ονομάζεται αντιστοίχιση μήκους. Επομένως, το πιο κοινό πρότυπο καθορίζει τις τιμές ανοχής που πρέπει να ταιριάζουν με το μήκος.

5. Ελαχιστοποιήστε την περιοχή του βρόχου

Οι σχεδιαστές PCB υψηλής ταχύτητας πρέπει να γνωρίζουν μερικές συμβουλές, τα σήματα υψηλής συχνότητας μπορούν να προκαλέσουν EMI, EMC και άλλα προβλήματα. Επομένως, πρέπει να ακολουθούν βασικούς κανόνες, όπως η συνεχής γείωση και η μείωση του βρόχου με τη βελτιστοποίηση της τρέχουσας διαδρομής επιστροφής του σύρματος και η τοποθέτηση πολλών οπών ραφής.

Θέματα που χρήζουν προσοχής στο σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας

Η διάταξη PCB είναι πολύ σημαντική

Χωρίς αμφιβολία, η αποτελεσματική κατασκευή PCB σε κυκλώματα υψηλής ταχύτητας είναι σημαντική για το τελικό αποτέλεσμα. Ωστόσο, η διάταξη PCB δεν εξετάστηκε κατ ‘αρχάς. Επομένως, θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στο σχεδιασμό για την επίτευξη των απαραίτητων λειτουργιών και την επιτυχή κατασκευή PCB, όπως ο σχεδιασμός υψηλού επιπέδου και η συμμόρφωση με σημαντικούς παράγοντες. Επιπλέον, πρέπει να αντιμετωπίσετε ορισμένα ζητήματα πριν από τη διάταξη PCB, όπως πρακτικές σχεδιασμού κατασκευής (DFM) και πρόσθετες εκτιμήσεις για απαιτήσεις PCB υψηλής ταχύτητας.

Η κακή διάταξη μπορεί να προκαλέσει προβλήματα απόδοσης κατά την έναρξη των δοκιμών ή όταν χρησιμοποιείται στην κατασκευή PCB. Για να γίνουν τα πράγματα χειρότερα, η ανάγκη αξιολόγησης βλαβών PCB ή ζητημάτων απόδοσης και επανασυναρμολόγησης της πρωτότυπης διάταξης απαιτεί περισσότερο κόστος και χρόνο για τον επανασχεδιασμό ή την εκ νέου επεξεργασία.

Σημειώσεις για το σχεδιασμό PCB

Στην πράξη, τα σχέδια PCB υψηλής ταχύτητας έχουν πολλούς περιορισμούς για τους σχεδιαστές, καθώς πρέπει να πληρούν διάφορες ταχύτητες σήματος και άλλες απαιτήσεις σχεδιασμού. Επομένως, για να επιτευχθεί ο σχεδιασμός της πλακέτας κυκλώματος υψηλής ταχύτητας που φαίνεται παρακάτω, πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένοι παράγοντες:

Σχηματική σημείωση: Είναι γνωστό ότι ένα καλό σχήμα μπορεί να θέσει μια καλή βάση για το σχεδιασμό PCB. Επομένως, ανάλογα με το αν είστε σχεδιαστής PCB ή ηλεκτρολόγος μηχανικός, το σχηματικό διάγραμμα μπορεί να αντιμετωπιστεί διαφορετικά. Γενικά, αντιμετωπίζει ένα σχηματικό ως μέσο επικοινωνίας που μπορεί να συνδεθεί με μια πλακέτα κυκλώματος. Αλλά τα σχήματα μπορούν να κάνουν μεγάλη διαφορά στην οργάνωση και την παρουσίαση των σχεδίων σας υψηλής ταχύτητας. Επομένως, όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες είναι διαθέσιμες για το σχηματικό σχέδιο, όπως το μήκος σύρματος, την απαραίτητη τοποθέτηση εξαρτημάτων, πληροφορίες κατασκευαστή PCB κ.ο.κ.

Ρύθμιση μήκους ιχνών: Όταν χρησιμοποιείτε διεπαφή υψηλής ταχύτητας, πρέπει να προσαρμόσετε το μήκος ίχνους για να συγχρονίσετε τη μετάδοση σήματος με τη γραμμή δεδομένων. Ωστόσο, η διεπαφή μπορεί να αποτύχει στη μέγιστη συχνότητα ή μπορεί να μην λειτουργεί καθόλου επειδή δεν είναι συγχρονισμένη. Επιπλέον, όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα διεπαφής, τόσο υψηλότερες είναι οι απαιτήσεις αντιστοίχισης μήκους. Επομένως, στην περίπτωση παράλληλων διεπαφών, απλά πρέπει να ρυθμίσετε το μήκος όλων των γραμμών. Είναι σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι έχετε ρυθμίσει το μήκος αυτών των γραμμών για να έχετε το επιθυμητό μήκος σε ένα σύνολο σημάτων.

Υλικά PCB και απαιτήσεις για στοίβαξη υψηλής ταχύτητας: Αυτό θα επηρεάσει τον σχεδιασμό σας υψηλής ταχύτητας, όπως η δομή στοίβαξης στρώματος και το υλικό PCB.

Στρατηγική τοποθέτησης υψηλής ταχύτητας: Επειδή η αλλαγή του μεγέθους του μαξιλαριού και η απόσταση των εξαρτημάτων μεγιστοποιεί το μήκος σύνδεσης υψηλής ταχύτητας, μπορεί να σχεδιαστεί για υψηλή ταχύτητα χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους για τη βελτιστοποίηση της τοποθέτησης εξαρτημάτων και τη βελτίωση της περιοχής που καταλαμβάνει τα εξαρτήματα για υψηλή ταχύτητα.

Διαφορικά ζεύγη και δρομολόγηση μήκους γραμμής: Είναι σημαντικό να δρομολογείτε διαφορικά ζεύγη σε σχέδια υψηλής ταχύτητας, έτσι ώστε ζεύγη σημάτων να μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα.

Crosstalk, έλεγχος σύνθετης αντίστασης και παραλληλισμός: Στο σχεδιασμό υψηλής ταχύτητας, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά το σχεδιασμό σας. Επιπλέον, υπάρχουν τεχνικές που πρέπει να ληφθούν υπόψη, όπως ο τρόπος ελαχιστοποίησης του αντίκτυπου στο σχέδιο.

Κατανόηση των γραμμών κορδέλας και μικρογλωσσών: Γενικά, για σχέδια υψηλής ταχύτητας, απαιτούνται πολλές μέθοδοι δρομολόγησης. Εάν πρόκειται να εφαρμοστεί η δρομολόγηση αυτοκινητοδρόμων, είναι επιθυμητό να υπάρχει καλύτερη κατανόηση των τεχνικών δρομολόγησης λωρίδων και μικροδεσμών.

Τοπολογία καλωδίωσης και βέλτιστες πρακτικές καλωδίωσης: Τυπικά, απαιτείται συγκεκριμένο σχήμα ή τοπολογία για να εφαρμοστούν οι διαδρομές κυκλώματος που απαιτούνται για καλωδίωση υψηλής ταχύτητας. Επίσης, είναι καλό να εξερευνήσετε διάφορους τρόπους παρακολούθησης μήκους γραμμής, αποδράσεων, διαδρομών επιστροφής κ.λπ.

Προσομοιωτές: Για σχεδιασμό υψηλής ταχύτητας, η προσομοίωση έχει μεγάλο όφελος πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την έναρξη της διάταξης. Επομένως, θα πρέπει να έχετε καλύτερη κατανόηση του λογισμικού σχεδιασμού PCB για να μάθετε συμβουλές και κόλπα για το σχεδιασμό προσομοίωσης.

Πώς ξέρετε εάν χρειάζεστε σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας;

1. Υπάρχει διασύνδεση υψηλής ταχύτητας στον πίνακα;

Ένας γρήγορος τρόπος για να μάθετε εάν πρέπει να ακολουθήσετε τις οδηγίες σχεδιασμού υψηλής ταχύτητας είναι να ελέγξετε εάν έχετε διεπαφές υψηλής ταχύτητας, όπως DDR, PCI-E ή ακόμη και διεπαφές βίντεο, όπως DVI, HDMI κ.λπ.

Όλες αυτές οι διεπαφές πρέπει να ακολουθούν ορισμένους κανόνες σχεδιασμού υψηλής ταχύτητας. Επιπλέον, παρακαλείστε να δώσετε τις ακριβείς προδιαγραφές για κάθε δεδομένα στην τεκμηρίωση.

2. Αναλογία μήκους ίχνους προς μήκος κύματος σήματος

Σε γενικές γραμμές, εάν το μήκος κύματος του μηνύματός σας είναι ίδιο με το μήκος γραμμής, το PCB σας θα απαιτήσει σίγουρα σχεδιασμό υψηλής ταχύτητας. Επειδή ορισμένα πρότυπα (όπως το DDR) απαιτούν το μήκος της γραμμής να ταιριάζει με την ελάχιστη ανοχή.

Ένας καλός ακατέργαστος αριθμός είναι εάν το μήκος και το μήκος κύματος του καλωδίου σας μπορούν να διατηρηθούν σε μια τάξη μεγέθους μεταξύ τους. Στη συνέχεια, είναι καλή ιδέα να ελέγξετε τον σχεδιασμό υψηλής ταχύτητας.

3. PCB με ασύρματη διεπαφή

Όπως γνωρίζετε, κάθε PCB έχει κεραία και, είτε είναι μέσω σύνδεσης είτε κάτι στον πίνακα, πρέπει να σχεδιαστούν σήματα υψηλής ταχύτητας. Επιπλέον, η κεραία επί του σκάφους απαιτεί μια στενή αντίσταση για να ταιριάζει με το μήκος συντονισμού.

Για πίνακες με συνδέσμους SMA ή παρόμοιους συνδετήρες, πρέπει να τους συνδέσετε σε μια υποδοχή με συγκεκριμένη τιμή σύνθετης αντίστασης.

συμπέρασμα

Εν ολίγοις, η εκμάθηση του σχεδιασμού PCB υψηλής ταχύτητας εξαρτάται από ένα άλλο έργο. Αν και υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν σχεδιάζετε για υψηλή ταχύτητα. Ευτυχώς, το λογισμικό CAD που χρησιμοποιείτε για το σχεδιασμό PCB θα σας παρέχει βοήθεια, όπως υπολογιστές σύνθετης αντίστασης, επιλογές αναφοράς μήκους δρομολόγησης, δρομολογητές διαφορικού ζεύγους και άλλα εργαλεία.