PCB de alta velocidad diseño se refiere a cualquier diseño en el que la integridad de la señal comienza a verse afectada por las características físicas de la PCB, como el diseño, el empaquetado, la interconexión y el apilamiento de capas. Además, cuando comience a diseñar placas y encuentre problemas como retraso, diafonía, reflexión o emisión, ingresará al campo del diseño de PCB de alta velocidad.

El enfoque en estos temas hace que el diseño de alta velocidad sea tan único. Es posible que esté acostumbrado a diseñar una PCB simple que se centre en la ubicación y el cableado de los componentes. Sin embargo, cuando se utilizan diseños de alta velocidad, es más importante tener en cuenta factores como la distancia a la señal, el ancho de la señal, dónde se colocan y qué tipo de pista son. La conexión. Además, con estos factores en mente, alcanzará un nivel superior en el proceso de diseño de su PCB.

Habilidades de diseño de PCB de alta velocidad

1. Conozca el software de diseño que ofrece opciones avanzadas.

Necesita muchas funciones complejas para ser diseñadas en software CAD a alta velocidad. Además, es posible que no haya muchos programas para aficionados y, a menudo, no hay opciones avanzadas basadas en la suite web. Por lo tanto, necesita una mejor comprensión de las potentes herramientas CAD.

2. Carreteras

Cuando se trata de cableado de alta velocidad, los diseñadores deben comprender las reglas para el cableado básico, incluido no cortar las conexiones a tierra y mantener el cableado corto. Por lo tanto, evite la diafonía a cierta distancia en la línea digital y proteja todos los generadores de interferencia para no dañar la integridad de la señal.

3. Cableado con control de impedancia

Para algunas señales de aproximadamente 40-120 ohmios, se requiere una adaptación de impedancia. La señal para la adaptación de impedancia característica es la antena y muchos pares de diferencias.

Es importante que el diseñador comprenda cómo calcular el ancho de línea y los valores de impedancia necesarios para la laminación. Si el valor de impedancia no es correcto, la señal puede verse seriamente afectada, resultando en corrupción de datos.

4. Traza de coincidencia de longitud

Hay muchas líneas en el bus de interfaz y el bus de memoria de alta velocidad. Estas líneas pueden operar a frecuencias muy altas, por lo que es crucial que las señales viajen simultáneamente desde el extremo emisor al receptor. Además, requiere una función llamada coincidencia de longitud. Por lo tanto, el estándar más común define los valores de tolerancia que deben coincidir con la longitud.

5. Minimizar el área del bucle

Los diseñadores de PCB de alta velocidad necesitan conocer algunos consejos, las señales de alta frecuencia pueden causar EMI, EMC y otros problemas. Por lo tanto, deben seguir reglas básicas, como tener una conexión a tierra continua y reducir el área del bucle optimizando la ruta de retorno de corriente del cable y colocando muchos orificios de sutura.

Asuntos que requieren atención en el diseño de PCB de alta velocidad

El diseño de PCB es muy importante

Sin lugar a dudas, la fabricación eficiente de PCB en circuitos de alta velocidad es importante para el resultado final. Sin embargo, el diseño de la placa de circuito impreso no se consideró en primer lugar. Por lo tanto, tendrá un impacto significativo en el diseño para lograr las funciones necesarias y la fabricación exitosa de PCB, como la planificación de alto nivel y el cumplimiento de factores importantes. Además, debe abordar algunos problemas antes del diseño de PCB, como las prácticas de diseño de fabricación (DFM) y consideraciones adicionales para los requisitos de PCB de alta velocidad.

Un diseño deficiente puede causar problemas de rendimiento al iniciar las pruebas o cuando se utiliza en la fabricación de PCB. Para empeorar las cosas, la necesidad de evaluar las fallas de la PCB o los problemas de rendimiento y volver a ensamblar el diseño del prototipo requiere más costos y tiempo para rediseñar o reelaborar.

Notas para el diseño de PCB

En la práctica, los diseños de PCB de alta velocidad tienen muchas limitaciones para los diseñadores, ya que debe cumplir con varias velocidades de señal y otros requisitos de diseño. Por lo tanto, para lograr el diseño de placa de circuito de alta velocidad que se muestra a continuación, se deben considerar algunos factores:

Nota esquemática: es bien sabido que un buen esquema puede sentar una buena base para el diseño de PCB. Por lo tanto, dependiendo de si es un diseñador de PCB o un ingeniero eléctrico, el diagrama esquemático puede tratarse de manera diferente. En general, trata un esquema como un medio de comunicación que se puede conectar a una placa de circuito. Pero los esquemas pueden marcar una gran diferencia en la organización y presentación de sus diseños de alta velocidad. Por lo tanto, la mayor cantidad de información posible está disponible en el esquema de diseño, como la longitud del cable, la ubicación de los componentes necesarios, la información del fabricante de la placa de circuito impreso, etc.

Ajuste de la longitud de la traza: cuando utilice una interfaz de alta velocidad, debe ajustar la longitud de la traza para sincronizar la transmisión de la señal con la línea de datos. Sin embargo, la interfaz puede fallar a la frecuencia máxima o puede que no funcione en absoluto porque no está sincronizada. Además, cuanto mayor sea la frecuencia de la interfaz, mayores serán los requisitos de coincidencia de longitud. Por lo tanto, en el caso de interfaces paralelas, solo necesita ajustar la longitud de todas las líneas. Es importante asegurarse de ajustar la longitud de estas líneas para obtener la longitud deseada en un conjunto de señales.

Materiales de PCB y requisitos para el apilado de alta velocidad: esto afectará su diseño de alta velocidad, como la estructura de apilamiento de capas y el material de PCB.

Estrategia de colocación de alta velocidad: debido a que cambiar el tamaño de la almohadilla y el espacio libre de los componentes maximiza la longitud de la conexión de alta velocidad, se puede diseñar para alta velocidad utilizando una variedad de métodos para optimizar la colocación de componentes y mejorar el área de ocupación de componentes para alta velocidad.

Pares diferenciales y enrutamiento de longitud de línea: es importante enrutar pares diferenciales en diseños de alta velocidad para que los pares de señales puedan existir simultáneamente.

Consideraciones sobre diafonía, control de impedancia y paralelismo: en el diseño de alta velocidad, hay muchos factores que pueden afectar negativamente a su diseño. Además, hay técnicas a considerar, como cómo minimizar el impacto en el diseño.

Comprender las líneas de cinta y microcinta: en general, para diseños de alta velocidad, se requieren varios métodos de enrutamiento. Si se va a implementar el enrutamiento de carreteras, es deseable tener una mejor comprensión de las técnicas de enrutamiento de franjas y microcinta.

Topología de cableado y mejores prácticas de cableado: por lo general, se requiere una forma o topología específica si se van a implementar las rutas de circuito necesarias para el cableado de alta velocidad. Además, es bueno explorar varias formas de rastrear longitudes de línea, escapes, rutas de retorno, etc.

Simuladores: para el diseño de alta velocidad, la simulación es de gran beneficio antes, durante y después de que comience el diseño. Por lo tanto, debe tener una mejor comprensión del software de diseño de PCB para aprender consejos y trucos para el diseño de simulación.

¿Cómo sabe USTED si necesita un diseño de PCB de alta velocidad?

1. ¿Hay una interfaz de alta velocidad en la placa?

Una forma rápida de averiguar si necesita seguir las pautas de diseño de alta velocidad es verificar si tiene interfaces de alta velocidad, como DDR, PCI-E, o incluso interfaces de video, como DVI, HDMI, etc.

Todas estas interfaces deben seguir algunas reglas de diseño de alta velocidad. Además, proporcione las especificaciones exactas para cada dato en la documentación.

2. Relación entre la longitud de la traza y la longitud de onda de la señal

En general, si la longitud de onda de su mensaje es la misma que la longitud de la línea, su PCB definitivamente requerirá un diseño de alta velocidad. Porque algunos estándares (como DDR) requieren que la longitud de la línea coincida con la tolerancia mínima.

Un buen número aproximado es si la longitud de su cable y la longitud de onda se pueden mantener dentro de un orden de magnitud entre sí. Entonces, es una buena idea verificar el diseño de alta velocidad.

3. PCB con interfaz inalámbrica

Como sabe, cada PCB tiene una antena, y ya sea a través de un conector o algo en la placa, es necesario diseñar señales de alta velocidad. Además, la antena incorporada requiere una impedancia ajustada para que coincida con la longitud de sintonización.

Para placas con conectores SMA o conectores similares, debe conectarlos a un conector con un valor de impedancia específico.

conclusión

En resumen, aprender sobre el diseño de PCB de alta velocidad depende de otro proyecto. Aunque hay muchos factores a considerar al diseñar para alta velocidad. Afortunadamente, el software CAD que utiliza para el diseño de PCB le brindará asistencia, como calculadoras de impedancia, opciones de informes de longitud de enrutamiento, enrutadores de pares diferenciales y otras herramientas.