고속 PCB 디자인은 레이아웃, 패키징, 인터커넥트, 레이어 스태킹과 같은 PCB의 물리적 특성에 의해 신호 무결성이 영향을 받기 시작하는 모든 디자인을 의미합니다. 또한 기판 설계를 시작하고 지연, 누화, 반사 또는 방출과 같은 문제가 발생하면 고속 PCB 설계 분야에 진입하게 됩니다.

이러한 문제에 대한 초점은 고속 설계를 매우 독특하게 만듭니다. 부품 배치 및 배선에 중점을 둔 간단한 PCB를 설계하는 데 익숙할 수 있습니다. 그러나 고속 설계를 사용할 때는 신호로부터의 거리, 신호의 폭, 배치된 위치 및 트랙의 종류와 같은 요소를 고려하는 것이 더 중요합니다. 연결. 또한 이러한 요소를 염두에 두고 PCB 설계 프로세스에서 더 높은 수준에 도달할 것입니다.

고속 PCB 설계 기술

1. 고급 옵션을 제공하는 설계 소프트웨어를 알고 있습니다.

CAD 소프트웨어에서 고속으로 설계하려면 복잡한 기능이 많이 필요합니다. 또한 아마추어를 위한 프로그램이 많지 않을 수 있으며 웹 제품군을 기반으로 하는 고급 옵션이 없는 경우가 많습니다. 따라서 강력한 CAD 도구에 대한 더 나은 이해가 필요합니다.

2. 고속도로

고속 배선과 관련하여 설계자는 접지 연결을 절단하지 않고 배선을 짧게 유지하는 것을 포함하여 기본 배선에 대한 규칙을 이해해야 합니다. 따라서 신호 무결성이 손상되지 않도록 디지털 라인의 특정 거리에서 누화를 방지하고 모든 간섭 발생기를 차폐하십시오.

3. 임피던스 제어를 통한 케이블링

약 40-120옴의 일부 신호의 경우 임피던스 매칭이 필요합니다. 특성 임피던스 매칭을 위한 신호는 안테나와 많은 차이 쌍입니다.

설계자는 적층에 필요한 선폭과 임피던스 값을 계산하는 방법을 이해하는 것이 중요합니다. 임피던스 값이 정확하지 않으면 신호가 심하게 영향을 받아 데이터가 손상될 수 있습니다.

4. 길이 일치 추적

고속 메모리 버스와 인터페이스 버스에는 많은 라인이 있습니다. 이러한 회선은 매우 높은 주파수에서 작동할 수 있으므로 신호가 송신단에서 수신단으로 동시에 이동하는 것이 중요합니다. 또한 길이 일치라는 기능이 필요합니다. 따라서 가장 일반적인 표준은 길이와 일치해야 하는 공차 값을 정의합니다.

5. 루프 영역 최소화

고속 PCB 설계자는 몇 가지 팁을 알아야 합니다. 고주파 신호는 EMI, EMC 및 기타 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 와이어의 전류 귀환 경로를 최적화하여 루프 면적을 줄이고 연속 접지를 유지하고 많은 봉합 구멍을 넣는 것과 같은 기본 규칙을 따라야 합니다.

고속 PCB 설계 시 주의사항

PCB 레이아웃은 매우 중요합니다.

의심의 여지 없이 고속 회로에서 효율적인 PCB 제조는 최종 결과에 중요합니다. 그러나 PCB 레이아웃은 처음부터 고려되지 않았습니다. 따라서 높은 수준의 계획 및 중요 요소 준수와 같은 필요한 기능과 성공적인 PCB 제조를 달성하기 위한 설계에 상당한 영향을 미칠 것입니다. 또한 DFM(제조 설계) 관행 및 고속 PCB 요구 사항에 대한 추가 고려 사항과 같은 PCB 레이아웃 이전에 몇 가지 문제를 해결해야 합니다.

열악한 레이아웃은 테스트를 시작하거나 PCB 제조에 ​​사용할 때 성능 문제를 일으킬 수 있습니다. 설상가상으로 PCB 고장이나 성능 문제를 평가하고 프로토타입 레이아웃을 재조립하려면 재설계 또는 재작업에 더 많은 비용과 시간이 필요합니다.

PCB 설계 참고 사항

실제로 고속 PCB 설계는 다양한 신호 속도 및 기타 설계 요구 사항을 충족해야 하므로 설계자에게 많은 제한 사항이 있습니다. 따라서 다음과 같은 고속 회로 기판 설계를 달성하려면 몇 가지 요소를 고려해야 합니다.

회로도 참고 사항: 좋은 회로도는 PCB 설계의 좋은 토대를 마련할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 따라서 PCB 설계자인지 전기 엔지니어인지에 따라 회로도를 다르게 취급할 수 있습니다. 일반적으로 회로도를 회로 기판에 연결할 수 있는 통신 수단으로 취급합니다. 그러나 회로도는 고속 설계를 구성하고 표시하는 데 있어 큰 차이를 만들 수 있습니다. 따라서 와이어 길이, 필요한 구성 요소 배치, PCB 제조업체 정보 등과 같은 설계 회로도에서 가능한 한 많은 정보를 사용할 수 있습니다.

트레이스 길이 조정: 고속 인터페이스를 사용할 때 신호 전송을 데이터 라인과 동기화하려면 트레이스 길이를 조정해야 합니다. 그러나 인터페이스가 최대 주파수에서 실패하거나 동기화되지 않아 전혀 작동하지 않을 수 있습니다. 또한 인터페이스 주파수가 높을수록 길이 일치 요구 사항이 높아집니다. 따라서 병렬 인터페이스의 경우 모든 라인의 길이를 조정하기만 하면 됩니다. 신호 세트에서 원하는 길이를 얻으려면 이러한 라인의 길이를 조정하는 것이 중요합니다.

고속 스태킹을 위한 PCB 재료 및 요구 사항: 이는 레이어 스태킹 구조 및 PCB 재료와 같은 고속 설계에 영향을 미칩니다.

고속 배치 전략: 패드 크기와 부품 간극을 변경하면 고속 연결 길이가 최대화되기 때문에 다양한 방법을 사용하여 고속용으로 설계하여 부품 배치를 최적화하고 부품 점유 영역을 고속으로 개선할 수 있습니다.

차동 쌍 및 라인 길이 라우팅: 신호 쌍이 동시에 존재할 수 있도록 고속 설계에서 차동 쌍을 라우팅하는 것이 중요합니다.

누화, 임피던스 제어 및 병렬 처리 고려 사항: 고속 설계에는 설계에 부정적인 영향을 줄 수 있는 많은 요소가 있습니다. 또한 설계에 미치는 영향을 최소화하는 방법 등 고려해야 할 기술이 있습니다.

리본 및 마이크로 스트립 라인 이해: 일반적으로 고속 설계의 경우 여러 라우팅 방법이 필요합니다. 고속도로 라우팅을 구현하려면 스트립 및 마이크로스트립 라우팅 기술을 더 잘 이해하는 것이 바람직합니다.

케이블링 토폴로지 및 최상의 케이블링 방법: 일반적으로 고속 케이블링에 필요한 회로 경로를 구현하려면 특정 모양이나 토폴로지가 필요합니다. 또한 줄 길이, 이스케이프, 반환 경로 등을 추적하는 다양한 방법을 탐색하는 것이 좋습니다.

시뮬레이터: 고속 설계의 경우 시뮬레이션은 레이아웃 시작 전, 도중 및 후에 큰 이점이 있습니다. 따라서 시뮬레이션 설계를 위한 팁과 트릭을 배우려면 PCB 설계 소프트웨어에 대해 더 잘 이해해야 합니다.

고속 PCB 설계가 필요한지 어떻게 알 수 있습니까?

1. 보드에 고속 인터페이스가 있습니까?

고속 설계 지침을 따라야 하는지 확인하는 빠른 방법은 DDR, PCI-E와 같은 고속 인터페이스 또는 DVI, HDMI 등과 같은 비디오 인터페이스가 있는지 확인하는 것입니다.

이러한 모든 인터페이스는 몇 가지 고속 설계 규칙을 따라야 합니다. 또한 문서의 각 데이터에 대한 정확한 사양을 제공하십시오.

2. 신호 파장에 대한 트레이스 길이의 비율

일반적으로 메시지의 파장이 라인 길이와 같으면 PCB에 반드시 고속 설계가 필요합니다. DDR과 같은 일부 표준에서는 라인 길이가 최소 허용 오차와 일치하도록 요구하기 때문입니다.

대략적인 수치는 케이블 길이와 파장이 서로의 크기 내에서 유지될 수 있는 경우입니다. 그런 다음 고속 설계를 확인하는 것이 좋습니다.

3. 무선 인터페이스가 있는 PCB

아시다시피 각 PCB에는 안테나가 있으며 커넥터를 통하든 보드의 무언가를 통하든 고속 신호를 설계해야 합니다. 또한 온보드 안테나는 튜닝 길이와 일치하도록 엄격한 임피던스가 필요합니다.

SMA 커넥터 또는 유사한 커넥터가 있는 보드의 경우 특정 임피던스 값을 가진 커넥터에 연결해야 합니다.

결론

요컨대, 고속 PCB 설계에 대해 배우는 것은 다른 프로젝트에 달려 있습니다. 고속을 위해 설계할 때 고려해야 할 많은 요소가 있지만. 다행히도 PCB 설계에 사용하는 CAD 소프트웨어는 임피던스 계산기, 라우팅 길이 보고 옵션, 차동 쌍 라우터 및 기타 도구와 같은 지원을 제공합니다.