高速PCB デザインとは、信号の整合性が、レイアウト、パッケージング、相互接続、レイヤースタッキングなどのPCBの物理的特性によって影響を受け始めるデザインを指します。 さらに、ボードの設計を開始し、遅延、クロストーク、反射、放射などの問題が発生すると、高速PCB設計の分野に参入します。

これらの問題に焦点を当てることで、高速設計が非常にユニークになります。 コンポーネントの配置と配線に焦点を当てた単純なPCBの設計に慣れているかもしれません。 ただし、高速設計を使用する場合は、信号からの距離、信号の幅、配置場所、トラックの種類などの要素を考慮することがより重要です。 接続。 さらに、これらの要素を念頭に置いて、PCB設計プロセスでより高いレベルに到達します。

高速PCB設計スキル

1.高度なオプションを提供する設計ソフトウェアを知る

CADソフトウェアで高速に設計するには、多くの複雑な機能が必要です。 また、アマチュア向けのプログラムは多くないかもしれませんし、Webスイートに基づく高度なオプションがないこともよくあります。 したがって、強力なCADツールをよりよく理解する必要があります。

2.高速道路

高速配線に関しては、設計者は、アース接続を切断しないことや配線を短くすることなど、基本的な配線の規則を理解する必要があります。 したがって、デジタルライン上の特定の距離でのクロストークを防ぎ、シグナルインテグリティを損なわないようにすべての干渉発生器をシールドしてください。

3.インピーダンス制御によるケーブル接続

約40〜120オームの一部の信号では、インピーダンス整合が必要です。 特性インピーダンス整合の手がかりは、アンテナと多くの違いのペアです。

設計者は、ラミネーションに必要な線幅とインピーダンス値を計算する方法を理解することが重要です。 インピーダンス値が正しくない場合、信号に深刻な影響を及ぼし、データが破損する可能性があります。

4.長さマッチングトレース

高速メモリバスとインターフェースバスには多くの回線があります。 これらのラインは非常に高い周波数で動作する可能性があるため、信号が送信側から受信側に同時に伝わることが重要です。 さらに、長さマッチングと呼ばれる機能が必要です。 したがって、最も一般的な規格は、長さに一致する必要がある許容値を定義します。

5.ループ領域を最小化します

高速PCB設計者は、いくつかのヒントを知る必要があります。高周波信号は、EMI、EMC、およびその他の問題を引き起こす可能性があります。 したがって、継続的な接地を行い、ワイヤの電流リターンパスを最適化してループ面積を減らしたり、多くの縫合穴を挿入したりするなど、基本的なルールに従う必要があります。

高速基板設計で注意が必要な事項

PCBレイアウトは非常に重要です

間違いなく、高速回路での効率的なPCB製造は、最終結果にとって重要です。 しかし、PCBレイアウトはそもそも考慮されていませんでした。 したがって、高レベルの計画や重要な要素への準拠など、必要な機能を実現し、PCB製造を成功させるために、設計に大きな影響を与えます。 さらに、製造設計（DFM）の実践や、高速PCB要件に関する追加の考慮事項など、PCBレイアウトの前にいくつかの問題に対処する必要があります。

レイアウトが悪いと、テストを開始するとき、またはPCB製造で使用するときにパフォーマンスの問題が発生する可能性があります。 さらに悪いことに、PCBの障害やパフォーマンスの問題を評価し、プロトタイプレイアウトを再構築する必要があるため、再設計や再作業に多くのコストと時間が必要になります。

PCB設計に関する注記

実際には、高速PCB設計には、さまざまな信号速度やその他の設計要件を満たす必要があるため、設計者にとって多くの制限があります。 したがって、以下に示す高速回路基板の設計を実現するには、いくつかの要因を考慮する必要があります。

回路注記：優れた回路がPCB設計の優れた基盤を築くことができることはよく知られています。 したがって、PCB設計者であるか電気技師であるかによって、回路図の扱いが異なる場合があります。 一般に、回路基板を回路基板に接続できる通信手段として扱います。 しかし、回路図面は、高速設計の整理と提示に大きな違いをもたらす可能性があります。 したがって、ワイヤの長さ、必要なコンポーネントの配置、PCBの製造元情報など、可能な限り多くの情報が設計回路図で利用できます。

トレース長の調整：高速インターフェースを使用する場合、信号伝送をデータラインと同期させるためにトレース長を調整する必要があります。 ただし、インターフェイスは最大周波数で失敗するか、同期されていないためにまったく機能しない可能性があります。 さらに、インターフェイス周波数が高いほど、長さのマッチング要件も高くなります。 したがって、パラレルインターフェイスの場合は、すべてのラインの長さを調整するだけで済みます。 これらの線の長さを調整して、信号のセットで目的の長さを取得することが重要です。

PCB材料と高速スタッキングの要件：これは、層のスタッキング構造やPCB材料などの高速設計に影響します。

高速配置戦略：パッドサイズとコンポーネントクリアランスを変更すると高速接続長が最大化されるため、さまざまな方法を使用して高速用に設計し、コンポーネント配置を最適化し、コンポーネント占有領域を高速化できます。

差動ペアとライン長ルーティング：信号のペアが同時に存在できるように、高速設計で差動ペアをルーティングすることが重要です。

クロストーク、インピーダンス制御、および並列処理に関する考慮事項：高速設計では、設計に悪影響を与える可能性のある多くの要因があります。 さらに、設計への影響を最小限に抑える方法など、考慮すべき手法があります。

リボンとマイクロストリップラインを理解する：一般に、高速設計の場合、複数のルーティング方法が必要です。 高速道路のルーティングを実装する場合は、ストリップおよびマイクロストリップのルーティング手法をよりよく理解することが望ましいです。

ケーブル接続トポロジと最良のケーブル接続方法：通常、高速ケーブル接続に必要な回路パスを実装する場合は、特定の形状またはトポロジが必要です。 また、行の長さ、エスケープ、リターンパスなどを追跡するさまざまな方法を検討することをお勧めします。

シミュレーター：高速設計の場合、シミュレーションは、レイアウトの開始前、開始中、開始後に非常に役立ちます。 したがって、シミュレーション設計のヒントとコツを学ぶには、PCB設計ソフトウェアをよりよく理解する必要があります。

高速PCB設計が必要かどうかをどうやって知るのですか？

1.ボードに高速インターフェースはありますか？

高速設計ガイドラインに従う必要があるかどうかをすばやく確認する方法は、DDR、PCI-Eなどの高速インターフェイス、またはDVI、HDMIなどのビデオインターフェイスがあるかどうかを確認することです。

これらのインターフェイスはすべて、いくつかの高速設計ルールに従う必要があります。 さらに、ドキュメントの各データの正確な仕様を提供してください。

2.信号波長に対するトレース長の比率

一般に、メッセージの波長が行の長さと同じである場合、PCBは間違いなく高速設計を必要とします。 一部の規格（DDRなど）では、線の長さが最小公差と一致する必要があるためです。

大まかな数値は、ケーブルの長さと波長を互いにXNUMX桁以内に保つことができるかどうかです。 次に、高速設計を確認することをお勧めします。

3.ワイヤレスインターフェースを備えたPCB

ご存知のように、各PCBにはアンテナがあり、コネクタを経由する場合でも、ボード上の何かを経由する場合でも、高速信号を設計する必要があります。 さらに、オンボードアンテナには、チューニングの長さに合わせてタイトなインピーダンスが必要です。

SMAコネクタまたは同様のコネクタを備えたボードの場合、特定のインピーダンス値を持つコネクタに接続する必要があります。

結論

つまり、高速PCB設計について学ぶことは、別のプロジェクトに依存します。 高速用に設計する際に考慮すべき多くの要因がありますが。 幸い、PCB設計に使用するCADソフトウェアは、インピーダンス計算機、配線長レポートオプション、差動ペアルーター、その他のツールなどの支援を提供します。