PCB ad alta velocità design si riferisce a qualsiasi progetto in cui l’integrità del segnale inizia a essere influenzata dalle caratteristiche fisiche del PCB, come layout, imballaggio, interconnessione e sovrapposizione di strati. Inoltre, quando inizi a progettare schede e incontri problemi come ritardo, diafonia, riflessione o emissione, entrerai nel campo della progettazione PCB ad alta velocità.

The focus on these issues makes high-speed design so unique. Potresti essere abituato a progettare un semplice PCB che si concentra sul posizionamento e sul cablaggio dei componenti. However, when using high-speed designs, it is more important to consider factors such as their distance from the signal, the width of the signal, where they are placed and what kind of track they are. La connessione. Furthermore, with these factors in mind, it will reach a higher level in your PCB design process.

Capacità di progettazione PCB ad alta velocità

1. Know design software that offers advanced options

Ha bisogno di molte funzioni complesse per essere progettate in software CAD ad alta velocità. Inoltre, potrebbero non esserci molti programmi per dilettanti e spesso non ci sono opzioni avanzate basate sulla suite Web. Pertanto, è necessaria una migliore comprensione dei potenti strumenti CAD.

2. Autostrade

Quando si tratta di cablaggio ad alta velocità, i progettisti devono comprendere le regole per il cablaggio di base, incluso non tagliare i collegamenti a terra e mantenere il cablaggio corto. Pertanto, evitare diafonia a una certa distanza sulla linea digitale e schermare tutti i generatori di interferenze in modo da non danneggiare l’integrità del segnale.

3. Cabling with impedance control

Per alcuni segnali di circa 40-120 ohm, richiede l’adattamento dell’impedenza. The cue for characteristic impedance matching is the antenna and many difference pairs.

È importante che il progettista comprenda come calcolare la larghezza della linea e i valori di impedenza necessari per la laminazione. Se il valore dell’impedenza non è corretto, il segnale potrebbe essere gravemente compromesso, con conseguente danneggiamento dei dati.

4. Traccia di corrispondenza della lunghezza

Ci sono molte linee nel bus di memoria ad alta velocità e nel bus di interfaccia. Queste linee possono funzionare a frequenze molto alte, quindi è fondamentale che i segnali viaggino simultaneamente dall’estremità trasmittente a quella ricevente. Inoltre, richiede una funzionalità chiamata corrispondenza della lunghezza. Therefore, the most common standard defines the tolerance values that need to match the length.

5. Riduci al minimo l’area del circuito

I progettisti di PCB ad alta velocità devono conoscere alcuni suggerimenti, i segnali ad alta frequenza possono causare EMI, EMC e altri problemi. Therefore, they need to follow basic rules, such as having continuous grounding and reducing loop area by optimizing the current return path of the wire, and putting in many suture holes.

Questioni che richiedono attenzione nella progettazione PCB ad alta velocità

PCB layout is very important

Senza dubbio, la produzione efficiente di PCB in circuiti ad alta velocità è importante per il risultato finale. Tuttavia, il layout del PCB non è stato considerato in primo luogo. Pertanto, avrà un impatto significativo sulla progettazione per ottenere le funzioni necessarie e una produzione di PCB di successo, come la pianificazione di alto livello e la conformità a fattori importanti. Inoltre, è necessario affrontare alcuni problemi prima del layout del PCB, come le pratiche di progettazione di produzione (DFM) e considerazioni aggiuntive per i requisiti del PCB ad alta velocità.

Un layout scadente può causare problemi di prestazioni all’inizio dei test o quando viene utilizzato nella produzione di PCB. To make matters worse, the need to evaluate PCB failures or performance issues and reassemble the prototype layout requires more cost and time to redesign or rework.

Notes for PCB design

In practice, high-speed PCB designs have many limitations for designers, as you need to meet various signal speed and other design requirements. Therefore, to achieve the high-speed circuit board design shown below, some factors need to be considered:

Schematic note: It is well known that a good schematic can lay a good foundation for PCB design. Therefore, depending on whether you are a PCB designer or an electrical engineer, the schematic diagram can be treated differently. In generale, tratta uno schema come un mezzo di comunicazione che può essere collegato a un circuito. But schematics can make a big difference in organizing and presenting your high-speed designs. Therefore, as much information as possible is available on the design schematic, such as wire length, necessary component placement, PCB manufacturer information, and so on.

Regolazione della lunghezza della traccia: quando si utilizza un’interfaccia ad alta velocità, è necessario regolare la lunghezza della traccia per sincronizzare la trasmissione del segnale con la linea dati. Tuttavia, l’interfaccia potrebbe non funzionare alla massima frequenza o potrebbe non funzionare affatto perché non è sincronizzata. Inoltre, maggiore è la frequenza di interfaccia, maggiori sono i requisiti di corrispondenza della lunghezza. Pertanto, nel caso di interfacce parallele, è sufficiente regolare la lunghezza di tutte le linee. It is important to be sure to adjust the length of these lines to get the desired length in a set of signals.

Materiali PCB e requisiti per l’impilamento ad alta velocità: ciò influirà sulla progettazione ad alta velocità, come la struttura dell’impilamento degli strati e il materiale PCB.

Strategia di posizionamento ad alta velocità: poiché la modifica delle dimensioni del pad e dello spazio dei componenti massimizza la lunghezza della connessione ad alta velocità, può essere progettato per l’alta velocità utilizzando una varietà di metodi per ottimizzare il posizionamento dei componenti e migliorare l’area di occupazione dei componenti per l’alta velocità.

Differential pairs and line-length routing: It is important to route differential pairs in high-speed designs so that pairs of signals can exist simultaneously.

Considerazioni su diafonia, controllo dell’impedenza e parallelismo: nella progettazione ad alta velocità, ci sono molti fattori che possono influire negativamente sulla progettazione. In addition, there are techniques to consider, such as how to minimize the impact on the design.

Understand ribbon and microstrip lines: In general, for high-speed designs, it requires multiple methods of routing. If highway routing is to be implemented, it is desirable to have a better understanding of strip and microstrip routing techniques.

Cabling topology and best cabling practices: Typically, a specific shape or topology is required if the circuit paths required for high-speed cabling are to be implemented. Also, it’s good to explore various ways to track line lengths, escapes, return paths, etc.

Simulatori: per la progettazione ad alta velocità, la simulazione è di grande beneficio prima, durante e dopo l’inizio del layout. Therefore, you should have a better understanding of PCB design software to learn tips and tricks for simulation design.

Come fai a sapere se hai bisogno di un design PCB ad alta velocità?

1. Is there a high-speed interface on the board?

A quick way to find out if you need to follow high-speed design guidelines is to check if you have high-speed interfaces, such as DDR, PCI-E, or even video interfaces, such as DVI, HDMI, etc.

Tutte queste interfacce devono seguire alcune regole di progettazione ad alta velocità. Inoltre, fornire le specifiche esatte per ciascun dato nella documentazione.

2. Rapporto tra la lunghezza della traccia e la lunghezza d’onda del segnale

In generale, se la lunghezza d’onda del tuo messaggio è uguale alla lunghezza della linea, il tuo PCB richiederà sicuramente un design ad alta velocità. Perché alcuni standard (come DDR) richiedono che la lunghezza della linea corrisponda alla tolleranza minima.

A good rough number is if your cable length and wavelength can be kept within an order of magnitude of each other. Quindi, è una buona idea controllare il design ad alta velocità.

3. PCB con interfaccia wireless

Come sai, ogni PCB ha un’antenna e, che si tratti di un connettore o di qualcosa sulla scheda, è necessario progettare segnali ad alta velocità. Inoltre, l’antenna di bordo richiede un’impedenza stretta per adattarsi alla lunghezza di sintonizzazione.

Per schede con connettori SMA o connettori simili, è necessario collegarle a un connettore con un valore di impedenza specifico.

conclusione

In short, learning about high-speed PCB design depends on another project. Sebbene ci siano molti fattori da considerare quando si progetta per l’alta velocità. Fortunatamente, il software CAD che utilizzi per la progettazione di PCB ti fornirà assistenza, come calcolatori di impedenza, opzioni di segnalazione della lunghezza di instradamento, router a coppia differenziale e altri strumenti.