PCB پرسرعت طراحی به هر طرحی اطلاق می شود که در آن یکپارچگی سیگنال تحت تأثیر ویژگی های فیزیکی PCB قرار می گیرد ، مانند طرح بندی ، بسته بندی ، اتصال متقابل و چیدمان لایه. علاوه بر این ، هنگامی که طراحی تابلوها را شروع می کنید و با مشکلاتی مانند تاخیر ، هم اندیشی ، بازتاب یا انتشار مواجه می شوید ، وارد حوزه طراحی PCB با سرعت بالا می شوید.

تمرکز بر این مسائل باعث می شود طراحی با سرعت بالا بسیار منحصر به فرد باشد. ممکن است به طراحی یک PCB ساده که بر محل قرارگیری قطعات و سیم کشی تمرکز دارد ، عادت کرده باشید. با این حال ، هنگام استفاده از طرح های با سرعت بالا ، توجه به عواملی مانند فاصله آنها از سیگنال ، عرض سیگنال ، محل قرارگیری آنها و نوع مسیر آنها مهم است. اتصال. علاوه بر این ، با در نظر گرفتن این عوامل ، در مراحل طراحی PCB شما به سطح بالاتری می رسد.

مهارت طراحی PCB با سرعت بالا

1. نرم افزارهای طراحی را انتخاب کنید که گزینه های پیشرفته را ارائه می دهد

برای طراحی در نرم افزار CAD با سرعت بالا نیاز به عملکردهای پیچیده زیادی دارد. همچنین ، ممکن است برنامه های زیادی برای آماتورها وجود نداشته باشد و اغلب هیچ گزینه پیشرفته ای بر اساس مجموعه وب وجود ندارد. بنابراین ، شما نیاز به درک بهتر از ابزارهای قدرتمند CAD دارید.

2. بزرگراه ها

وقتی صحبت از سیم کشی با سرعت بالا می شود ، طراحان باید قوانین مربوط به سیم کشی اولیه ، از جمله قطع نشدن اتصالات زمین و کوتاه ماندن سیم کشی را درک کنند. بنابراین ، از تداخل متقابل در فاصله معینی در خط دیجیتال جلوگیری کنید و همه ژنراتورهای تداخل را محافظت کنید تا به یکپارچگی سیگنال آسیب نرسانید.

3. کابل کشی با کنترل امپدانس

برای برخی از سیگنالهای حدود 40-120 اهم ، به تطبیق امپدانس نیاز دارد. نشانه مطابقت امپدانس مشخصه آنتن و بسیاری از جفت های تفاوت است.

مهم است که طراح نحوه محاسبه عرض خط و مقادیر امپدانس لازم برای لمینت را درک کند. اگر مقدار امپدانس درست نباشد ، ممکن است سیگنال به شدت تحت تأثیر قرار گیرد و منجر به خرابی داده ها شود.

4. طول تطبیق ردیابی

خطوط زیادی در گذرگاه حافظه با سرعت بالا و گذرگاه رابط وجود دارد. این خطوط می توانند در فرکانس های بسیار بالا کار کنند ، بنابراین بسیار مهم است که سیگنال ها به طور همزمان از انتهای ارسال کننده تا انتهای دریافت کننده حرکت کنند. علاوه بر این ، به ویژگی ای به نام تطبیق طول نیاز دارد. بنابراین ، رایج ترین استاندارد مقادیر تحمل را که باید با طول مطابقت داشته باشد ، تعریف می کند.

5. مساحت حلقه را به حداقل برسانید

طراحان PCB با سرعت بالا باید نکاتی را بدانند ، سیگنالهای با فرکانس بالا می توانند باعث ایجاد EMI ، EMC و مشکلات دیگر شوند. بنابراین ، آنها باید قوانین اساسی را دنبال کنند ، مانند داشتن زمین پیوسته و کاهش ناحیه حلقه با بهینه سازی مسیر برگشت سیم ، و ایجاد سوراخ های بخیه زیاد.

مواردی که در طراحی PCB با سرعت بالا نیاز به توجه دارند

طرح PCB بسیار مهم است

بدون تردید ، تولید PCB کارآمد در مدارهای با سرعت بالا برای نتیجه نهایی مهم است. با این حال ، طرح PCB در وهله اول مورد توجه قرار نگرفت. بنابراین ، دستیابی به عملکردهای لازم و تولید موفق PCB ، مانند برنامه ریزی سطح بالا و رعایت عوامل مهم ، تأثیر بسزایی در طراحی خواهد داشت. علاوه بر این ، شما باید برخی از مسائل را قبل از طرح PCB ، مانند شیوه های طراحی تولید (DFM) و ملاحظات اضافی برای نیازهای PCB با سرعت بالا ، برطرف کنید.

طرح ضعیف می تواند هنگام شروع آزمایش یا هنگام استفاده در تولید PCB مشکلات عملکردی ایجاد کند. برای بدتر شدن اوضاع ، نیاز به ارزیابی خرابی های PCB یا مسائل مربوط به عملکرد و جمع آوری مجدد طرح اولیه نیاز به هزینه و زمان بیشتری برای طراحی مجدد یا کار مجدد دارد.

نکاتی در مورد طراحی PCB

در عمل ، طرح های PCB با سرعت بالا محدودیت های زیادی برای طراحان دارد ، زیرا شما باید سرعت سیگنال های مختلف و سایر الزامات طراحی را برآورده کنید. بنابراین ، برای دستیابی به طراحی برد مدار با سرعت بالا که در زیر نشان داده شده است ، برخی عوامل را باید در نظر گرفت:

نکته شماتیک: به خوبی شناخته شده است که یک طرحواره خوب می تواند پایه خوبی برای طراحی PCB ایجاد کند. بنابراین ، بسته به اینکه شما طراح PCB هستید یا مهندس برق ، نمودار شماتیک را می توان متفاوت بررسی کرد. به طور کلی ، شماتیک را به عنوان وسیله ارتباطی که می تواند به برد مدار متصل شود ، در نظر می گیرد. اما شماتیک می تواند تفاوت زیادی در سازماندهی و ارائه طرح های سریع شما ایجاد کند. بنابراین ، تا آنجا که ممکن است اطلاعات بیشتری در مورد طرحواره در دسترس است ، مانند طول سیم ، قرار دادن قطعات لازم ، اطلاعات تولید کننده PCB و غیره.

تنظیم طول ردیابی: هنگام استفاده از رابط کاربری با سرعت بالا ، باید طول ردیابی را برای همگام سازی انتقال سیگنال با خط داده تنظیم کنید. با این حال ، رابط ممکن است در حداکثر فرکانس خراب شود ، یا ممکن است به دلیل هماهنگ نبودن آن اصلاً کار نکند. علاوه بر این ، هرچه فرکانس رابط بیشتر باشد ، الزامات تطبیق طول بیشتر است. بنابراین ، در مورد رابط های موازی ، فقط باید طول تمام خطوط را تنظیم کنید. مهم است که مطمئن شوید که طول این خطوط را برای بدست آوردن طول دلخواه در مجموعه ای از سیگنال ها تنظیم کنید.

مواد PCB و الزامات انباشته شدن با سرعت بالا: این امر بر طراحی سریع شما مانند ساختار انباشت لایه و مواد PCB تأثیر می گذارد.

استراتژی استقرار با سرعت بالا: از آنجا که تغییر اندازه پد و فاصله قطعات طول اتصال با سرعت بالا را به حداکثر می رساند ، می توان آن را برای سرعت بالا با استفاده از روش های مختلف برای بهینه سازی قرار دادن اجزا و بهبود ناحیه اشغال قطعات با سرعت بالا طراحی کرد.

جفت های دیفرانسیل و مسیریابی طول خط: مسیریابی جفت های دیفرانسیل در طرح های پرسرعت بسیار مهم است تا جفت سیگنال ها همزمان وجود داشته باشند.

بحث متقابل ، کنترل امپدانس و ملاحظات موازی سازی: در طراحی با سرعت بالا ، عوامل زیادی وجود دارد که می تواند بر طراحی شما تأثیر منفی بگذارد. علاوه بر این ، تکنیک هایی وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند ، مانند چگونگی به حداقل رساندن تأثیر روی طرح.

درک خطوط روبان و میکرواستریپ: به طور کلی ، برای طراحی های با سرعت بالا ، نیاز به روشهای متعدد مسیریابی دارد. اگر قرار است مسیریابی بزرگراه اجرا شود ، بهتر است از تکنیک های مسیریابی نواری و ریزگرد درک بهتری داشته باشید.

توپولوژی کابل کشی و بهترین شیوه های کابل کشی: معمولاً اگر قرار باشد مسیرهای مدار مورد نیاز برای کابل کشی با سرعت بالا پیاده سازی شود ، شکل یا توپولوژی خاصی مورد نیاز است. همچنین ، خوب است که راه های مختلف برای ردیابی طول خط ، فرار ، مسیرهای برگشت و غیره را بررسی کنید.

شبیه سازها: برای طراحی با سرعت بالا ، شبیه سازی قبل ، حین و بعد از شروع طرح بسیار مفید است. بنابراین ، شما باید درک بهتری از نرم افزار طراحی PCB داشته باشید تا نکات و ترفندهای طراحی شبیه سازی را بیاموزید.

چگونه می دانید که به طراحی PCB با سرعت بالا نیاز دارید؟

1. آیا رابط پرسرعت روی برد وجود دارد؟

یک راه سریع برای پی بردن به اینکه آیا باید از دستورالعمل های طراحی سریع پیروی کنید این است که بررسی کنید آیا رابط های پرسرعتی مانند DDR ، PCI-E یا حتی رابط های ویدیویی مانند DVI ، HDMI و غیره دارید.

همه این رابط ها باید از قوانین طراحی با سرعت بالا پیروی کنند. علاوه بر این ، لطفاً مشخصات دقیق هر داده را در اسناد ارائه دهید.

2. نسبت طول ردیابی به طول موج سیگنال

به طور کلی ، اگر طول موج پیام شما با طول خط یکسان باشد ، PCB شما قطعاً نیاز به طراحی با سرعت بالا دارد. زیرا برخی استانداردها (مانند DDR) ایجاب می کند که طول خط با حداقل تحمل مطابقت داشته باشد.

یک عدد تقریبی خوب این است که طول و طول موج کابل شما در یک اندازه از یکدیگر نگه داشته شود. سپس ، ایده خوبی است که طراحی سریع را بررسی کنید.

3. PCB با رابط بی سیم

همانطور که می دانید ، هر PCB دارای یک آنتن است و اعم از اتصال دهنده یا چیزی روی برد ، باید سیگنال های با سرعت بالا طراحی شوند. علاوه بر این ، آنتن روی برد به امپدانس محکمی نیاز دارد تا با طول تنظیم مطابقت داشته باشد.

برای تخته هایی با اتصالات SMA یا اتصالات مشابه ، باید آنها را به کانکتوری با مقدار امپدانس خاص وصل کنید.

نتیجه

به طور خلاصه ، یادگیری طراحی PCB با سرعت بالا بستگی به پروژه دیگری دارد. اگرچه هنگام طراحی با سرعت بالا باید عوامل زیادی را در نظر گرفت. خوشبختانه ، نرم افزار CAD که برای طراحی PCB استفاده می کنید به شما کمک می کند ، مانند ماشین حساب امپدانس ، گزینه های گزارش طول مسیریابی ، روترهای جفت دیفرانسیل و سایر ابزارها.