PCB berkecepatan tinggi design mengacu pada desain apa pun di mana integritas sinyal mulai dipengaruhi oleh karakteristik fisik PCB, seperti tata letak, pengemasan, interkoneksi, dan penumpukan lapisan. Selanjutnya, ketika Anda mulai mendesain papan dan menghadapi masalah seperti penundaan, crosstalk, refleksi, atau emisi, Anda akan memasuki bidang desain PCB berkecepatan tinggi.

Fokus pada masalah ini membuat desain berkecepatan tinggi begitu unik. Anda mungkin terbiasa mendesain PCB sederhana yang berfokus pada penempatan komponen dan pengkabelan. Namun, saat menggunakan desain kecepatan tinggi, lebih penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor seperti jaraknya dari sinyal, lebar sinyal, di mana penempatannya, dan jenis lintasannya. Koneksi. Selanjutnya, dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, ia akan mencapai tingkat yang lebih tinggi dalam proses desain PCB Anda.

Keterampilan desain PCB kecepatan tinggi

1. Ketahui perangkat lunak desain yang menawarkan opsi lanjutan

Dibutuhkan banyak fungsi kompleks untuk dirancang dalam perangkat lunak CAD dengan kecepatan tinggi. Juga, mungkin tidak banyak program untuk amatir, dan seringkali tidak ada opsi lanjutan berdasarkan rangkaian Web. Oleh karena itu, Anda memerlukan pemahaman yang lebih baik tentang alat CAD yang kuat.

2. Jalan Raya

Ketika datang ke kabel berkecepatan tinggi, desainer perlu memahami aturan untuk kabel dasar, termasuk tidak memotong koneksi ground dan menjaga kabel tetap pendek. Oleh karena itu, cegah crosstalk pada jarak tertentu pada saluran digital dan lindungi semua generator interferensi agar tidak merusak integritas sinyal.

3. Pengkabelan dengan kontrol impedansi

Untuk beberapa sinyal sekitar 40-120 ohm, diperlukan pencocokan impedansi. Isyarat untuk pencocokan impedansi karakteristik adalah antena dan banyak pasangan perbedaan.

Penting bagi perancang untuk memahami cara menghitung lebar garis dan nilai impedansi yang diperlukan untuk laminasi. Jika nilai impedansi tidak benar, sinyal mungkin sangat terpengaruh, mengakibatkan kerusakan data.

4. Jejak pencocokan panjang

Ada banyak jalur di bus memori berkecepatan tinggi dan bus antarmuka. Jalur-jalur ini dapat beroperasi pada frekuensi yang sangat tinggi, sehingga sangat penting bahwa sinyal berjalan secara simultan dari ujung pengirim ke ujung penerima. Selain itu, memerlukan fitur yang disebut pencocokan panjang. Oleh karena itu, standar yang paling umum mendefinisikan nilai toleransi yang harus sesuai dengan panjangnya.

5. Minimalkan area lingkaran

Perancang PCB berkecepatan tinggi perlu mengetahui beberapa tip, sinyal frekuensi tinggi dapat menyebabkan EMI, EMC, dan masalah lainnya. Oleh karena itu, mereka harus mengikuti aturan dasar, seperti memiliki pembumian terus menerus dan mengurangi area loop dengan mengoptimalkan jalur arus balik kawat, dan memasang banyak lubang jahitan.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam desain PCB berkecepatan tinggi

Tata letak PCB sangat penting

Tanpa ragu, manufaktur PCB yang efisien di sirkuit berkecepatan tinggi penting untuk hasil akhirnya. Namun, tata letak PCB tidak dipertimbangkan sejak awal. Oleh karena itu, ini akan memiliki dampak signifikan pada desain untuk mencapai fungsi yang diperlukan dan pembuatan PCB yang sukses, seperti perencanaan tingkat tinggi dan kepatuhan terhadap faktor-faktor penting. Selain itu, Anda perlu mengatasi beberapa masalah sebelum tata letak PCB, seperti praktik desain manufaktur (DFM) dan pertimbangan tambahan untuk persyaratan PCB berkecepatan tinggi.

Tata letak yang buruk dapat menyebabkan masalah kinerja saat memulai pengujian atau saat digunakan dalam pembuatan PCB. Untuk memperburuk keadaan, kebutuhan untuk mengevaluasi kegagalan PCB atau masalah kinerja dan memasang kembali tata letak prototipe membutuhkan lebih banyak biaya dan waktu untuk mendesain ulang atau mengerjakan ulang.

Catatan untuk desain PCB

Dalam praktiknya, desain PCB berkecepatan tinggi memiliki banyak batasan untuk desainer, karena Anda harus memenuhi berbagai kecepatan sinyal dan persyaratan desain lainnya. Oleh karena itu, untuk mencapai desain papan sirkuit berkecepatan tinggi yang ditunjukkan di bawah ini, beberapa faktor perlu dipertimbangkan:

Catatan skema: Sudah diketahui bahwa skema yang baik dapat meletakkan dasar yang baik untuk desain PCB. Oleh karena itu, tergantung pada apakah Anda seorang desainer PCB atau insinyur listrik, diagram skematik dapat diperlakukan secara berbeda. Secara umum, ia memperlakukan skema sebagai sarana komunikasi yang dapat dihubungkan ke papan sirkuit. Tetapi skema dapat membuat perbedaan besar dalam mengatur dan menyajikan desain berkecepatan tinggi Anda. Oleh karena itu, sebanyak mungkin informasi tersedia pada skema desain, seperti panjang kawat, penempatan komponen yang diperlukan, informasi produsen PCB, dan sebagainya.

Penyesuaian panjang jejak: Saat menggunakan antarmuka berkecepatan tinggi, Anda perlu menyesuaikan panjang jejak untuk menyinkronkan transmisi sinyal dengan jalur data. Namun, antarmuka mungkin gagal pada frekuensi maksimum, atau mungkin tidak berfungsi sama sekali karena tidak disinkronkan. Selain itu, semakin tinggi frekuensi antarmuka, semakin tinggi persyaratan pencocokan panjang. Oleh karena itu, dalam hal antarmuka paralel, Anda hanya perlu menyesuaikan panjang semua garis. Penting untuk memastikan untuk menyesuaikan panjang garis-garis ini untuk mendapatkan panjang yang diinginkan dalam satu set sinyal.

Bahan dan persyaratan PCB untuk penumpukan kecepatan tinggi: Ini akan memengaruhi desain kecepatan tinggi Anda, seperti struktur penumpukan lapisan dan bahan PCB.

Strategi penempatan kecepatan tinggi: Karena mengubah ukuran pad dan jarak bebas komponen memaksimalkan panjang koneksi kecepatan tinggi, ini dapat dirancang untuk kecepatan tinggi menggunakan berbagai metode untuk mengoptimalkan penempatan komponen dan meningkatkan area penempatan komponen untuk kecepatan tinggi.

Pasangan diferensial dan perutean panjang garis: Penting untuk merutekan pasangan diferensial dalam desain kecepatan tinggi sehingga pasangan sinyal dapat ada secara bersamaan.

Crosstalk, kontrol impedansi, dan pertimbangan paralelisme: Dalam desain kecepatan tinggi, ada banyak faktor yang dapat mempengaruhi desain Anda. Selain itu, ada teknik yang perlu dipertimbangkan, seperti bagaimana meminimalkan dampak pada desain.

Memahami garis pita dan mikrostrip: Secara umum, untuk desain berkecepatan tinggi, memerlukan beberapa metode perutean. Jika perutean jalan raya akan diimplementasikan, diinginkan untuk memiliki pemahaman yang lebih baik tentang teknik perutean strip dan mikrostrip.

Topologi pengkabelan dan praktik pengkabelan terbaik: Biasanya, bentuk atau topologi tertentu diperlukan jika jalur sirkuit yang diperlukan untuk pengkabelan berkecepatan tinggi akan diimplementasikan. Juga, ada baiknya untuk menjelajahi berbagai cara untuk melacak panjang garis, lolos, jalur kembali, dll.

Simulator: Untuk desain berkecepatan tinggi, simulasi sangat bermanfaat sebelum, selama, dan setelah tata letak dimulai. Oleh karena itu, Anda harus memiliki pemahaman yang lebih baik tentang perangkat lunak desain PCB untuk mempelajari tip dan trik untuk desain simulasi.

Bagaimana ANDA tahu jika Anda membutuhkan desain PCB berkecepatan tinggi?

1. Apakah ada antarmuka berkecepatan tinggi di papan?

Cara cepat untuk mengetahui apakah Anda perlu mengikuti pedoman desain kecepatan tinggi adalah dengan memeriksa apakah Anda memiliki antarmuka berkecepatan tinggi, seperti DDR, PCI-E, atau bahkan antarmuka video, seperti DVI, HDMI, dll.

Semua antarmuka ini harus mengikuti beberapa aturan desain berkecepatan tinggi. Selain itu, berikan spesifikasi yang tepat untuk setiap data dalam dokumentasi.

2. Rasio panjang jejak terhadap panjang gelombang sinyal

Secara umum, jika panjang gelombang pesan Anda sama dengan panjang garis, PCB Anda pasti membutuhkan desain berkecepatan tinggi. Karena beberapa standar (seperti DDR) mengharuskan panjang saluran sesuai dengan toleransi minimum.

Angka kasar yang baik adalah jika panjang kabel dan panjang gelombang Anda dapat disimpan dalam urutan besarnya satu sama lain. Kemudian, ada baiknya untuk memeriksa desain kecepatan tinggi.

3. PCB dengan antarmuka nirkabel

Seperti yang Anda ketahui, setiap PCB memiliki antena, dan apakah itu melalui konektor atau sesuatu di papan, sinyal berkecepatan tinggi perlu dirancang. Selain itu, antena terpasang membutuhkan impedansi yang ketat agar sesuai dengan panjang penyetelan.

Untuk papan dengan konektor SMA atau konektor serupa, Anda harus menghubungkannya ke konektor dengan nilai impedansi tertentu.

kesimpulan

Singkatnya, belajar tentang desain PCB berkecepatan tinggi tergantung pada proyek lain. Meskipun ada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan saat mendesain untuk kecepatan tinggi. Untungnya, perangkat lunak CAD yang Anda gunakan untuk desain PCB akan memberi Anda bantuan, seperti kalkulator impedansi, opsi pelaporan panjang perutean, router pasangan diferensial, dan alat lainnya.