Hoge snelheidsprintplaat ontwerp verwijst naar elk ontwerp waarbij de integriteit van het signaal wordt beïnvloed door de fysieke kenmerken van de PCB, zoals lay-out, verpakking, interconnect en laagstapeling. Bovendien, wanneer u begint met het ontwerpen van boards en problemen tegenkomt zoals vertraging, overspraak, reflectie of emissie, betreedt u het gebied van high-speed PCB-ontwerp.

De focus op deze vraagstukken maakt high-speed design zo uniek. U bent misschien gewend aan het ontwerpen van een eenvoudige PCB die zich richt op de plaatsing en bedrading van componenten. Bij het gebruik van hogesnelheidsontwerpen is het echter belangrijker om rekening te houden met factoren zoals hun afstand tot het sein, de breedte van het sein, waar ze zijn geplaatst en wat voor soort spoor ze zijn. De verbinding. Bovendien zal het, met deze factoren in gedachten, een hoger niveau bereiken in uw PCB-ontwerpproces.

Hoge snelheid PCB-ontwerpvaardigheden

1. Ken ontwerpsoftware die geavanceerde opties biedt

Er zijn veel complexe functies nodig om met hoge snelheid in CAD-software te worden ontworpen. Ook zijn er misschien niet veel programma’s voor amateurs en zijn er vaak geen geavanceerde opties op basis van de websuite. Daarom hebt u een beter begrip van krachtige CAD-tools nodig.

2. Snelwegen

Als het gaat om snelle bedrading, moeten ontwerpers de regels voor basisbedrading begrijpen, inclusief het niet doorknippen van aardverbindingen en het kort houden van bedrading. Voorkom daarom overspraak op een bepaalde afstand op de digitale lijn en scherm alle storingsgeneratoren af ​​om de signaalintegriteit niet te beschadigen.

3. Bekabeling met impedantieregeling

Voor sommige signalen van ongeveer 40-120 ohm is impedantieaanpassing vereist. De cue voor karakteristieke impedantie-aanpassing is de antenne en veel verschilparen.

Het is belangrijk dat de ontwerper begrijpt hoe hij de lijnbreedte en de benodigde impedantiewaarden voor het lamineren moet berekenen. Als de impedantiewaarde niet correct is, kan het signaal ernstig worden beïnvloed, wat kan leiden tot gegevensbeschadiging.

4. Lengte overeenkomend spoor

Er zijn veel lijnen in de snelle geheugenbus en interfacebus. Deze lijnen kunnen op zeer hoge frequenties werken, dus het is van cruciaal belang dat signalen gelijktijdig van de verzendende kant naar de ontvangende kant gaan. Bovendien is er een functie nodig die lengteaanpassing wordt genoemd. Daarom definieert de meest gebruikelijke norm de tolerantiewaarden die moeten overeenkomen met de lengte.

5. Minimaliseer het lusgebied

High-speed PCB-ontwerpers moeten enkele tips kennen, hoogfrequente signalen kunnen EMI, EMC en andere problemen veroorzaken. Daarom moeten ze de basisregels volgen, zoals continue aarding en het verkleinen van het lusgebied door het stroomretourpad van de draad te optimaliseren en veel hechtgaten aan te brengen.

Zaken die aandacht behoeven bij high-speed PCB-ontwerp

PCB-layout is erg belangrijk

Een efficiënte PCB-productie in high-speed circuits is ongetwijfeld belangrijk voor het eindresultaat. Er werd echter in de eerste plaats niet gekeken naar de PCB-lay-out. Daarom zal het een aanzienlijke impact hebben op het ontwerp om de noodzakelijke functies en succesvolle PCB-productie te bereiken, zoals planning op hoog niveau en naleving van belangrijke factoren. Bovendien moet u voorafgaand aan de PCB-lay-out enkele problemen oplossen, zoals praktijken voor fabricageontwerp (DFM) en aanvullende overwegingen voor hoge-snelheids-PCB-vereisten.

Een slechte lay-out kan prestatieproblemen veroorzaken bij het starten met testen of bij gebruik bij de fabricage van PCB’s. Om het nog erger te maken: de noodzaak om PCB-storingen of prestatieproblemen te evalueren en de lay-out van het prototype opnieuw in elkaar te zetten, vereist meer kosten en tijd om opnieuw te ontwerpen of te herwerken.

Opmerkingen voor PCB-ontwerp:

In de praktijk hebben high-speed PCB-ontwerpen veel beperkingen voor ontwerpers, omdat u aan verschillende signaalsnelheden en andere ontwerpvereisten moet voldoen. Om het hieronder getoonde high-speed printplaatontwerp te bereiken, moeten daarom enkele factoren in overweging worden genomen:

Schematische opmerking: Het is algemeen bekend dat een goed schema een goede basis kan leggen voor PCB-ontwerp. Afhankelijk van of u een PCB-ontwerper of een elektrotechnisch ingenieur bent, kan het schematische diagram daarom anders worden behandeld. In het algemeen behandelt het een schema als een communicatiemiddel dat op een printplaat kan worden aangesloten. Maar schema’s kunnen een groot verschil maken bij het organiseren en presenteren van uw snelle ontwerpen. Daarom is er zoveel mogelijk informatie beschikbaar op het ontwerpschema, zoals draadlengte, benodigde plaatsing van componenten, informatie over PCB-fabrikant, enzovoort.

Aanpassing van de spoorlengte: Bij gebruik van een hogesnelheidsinterface moet u de spoorlengte aanpassen om de signaaloverdracht met de datalijn te synchroniseren. De interface kan echter bij maximale frequentie mislukken of helemaal niet werken omdat deze niet is gesynchroniseerd. Bovendien, hoe hoger de interfacefrequentie, hoe hoger de vereisten voor lengteaanpassing. Daarom hoeft u in het geval van parallelle interfaces alleen de lengte van alle lijnen aan te passen. Het is belangrijk om de lengte van deze lijnen aan te passen om de gewenste lengte in een reeks signalen te krijgen.

PCB-materialen en vereisten voor stapelen op hoge snelheid: dit heeft invloed op uw ontwerp met hoge snelheid, zoals de stapelstructuur van lagen en PCB-materiaal.

Strategie voor plaatsing op hoge snelheid: omdat het veranderen van de grootte van de pad en de speling van componenten de lengte van de verbinding met hoge snelheid maximaliseert, kan het worden ontworpen voor hoge snelheid met behulp van een verscheidenheid aan methoden om de plaatsing van componenten te optimaliseren en het gebied voor het innemen van componenten voor hoge snelheid te verbeteren.

Differentiële paren en lijnlengte-routering: Het is belangrijk om differentiële paren in hogesnelheidsontwerpen te routeren, zodat paren signalen tegelijkertijd kunnen bestaan.

Overspraak, impedantiecontrole en parallellisme: bij een ontwerp met hoge snelheid zijn er veel factoren die uw ontwerp nadelig kunnen beïnvloeden. Daarnaast zijn er technieken om te overwegen, zoals hoe de impact op het ontwerp te minimaliseren.

Begrijp lint- en microstriplijnen: in het algemeen zijn voor ontwerpen met hoge snelheid meerdere routeringsmethoden vereist. Als snelwegroutering moet worden geïmplementeerd, is het wenselijk om een ​​beter begrip te hebben van strip- en microstriprouteringstechnieken.

Bekabelingtopologie en beste bekabelingspraktijken: Meestal is een specifieke vorm of topologie vereist als de circuitpaden die nodig zijn voor snelle bekabeling moeten worden geïmplementeerd. Het is ook goed om verschillende manieren te verkennen om lijnlengtes, ontsnappingen, terugkeerpaden, enz.

Simulatoren: voor ontwerpen met hoge snelheid is simulatie van groot voordeel voor, tijdens en nadat de lay-out begint. Daarom moet u een beter begrip hebben van PCB-ontwerpsoftware om tips en trucs voor simulatieontwerp te leren.

Hoe weet U of u een high-speed PCB-ontwerp nodig heeft?

1. Is er een snelle interface op het bord?

Een snelle manier om erachter te komen of u hogesnelheidsontwerprichtlijnen moet volgen, is door te controleren of u hogesnelheidsinterfaces hebt, zoals DDR, PCI-E of zelfs video-interfaces, zoals DVI, HDMI, enz.

Al deze interfaces moeten een aantal snelle ontwerpregels volgen. Geef bovendien de exacte specificaties voor elke gegevens in de documentatie.

2. Verhouding van spoorlengte tot signaalgolflengte

Over het algemeen geldt dat als de golflengte van uw bericht hetzelfde is als de lijnlengte, uw PCB zeker een high-speed ontwerp nodig heeft. Omdat sommige normen (zoals DDR) vereisen dat de lengte van de lijn overeenkomt met de minimale tolerantie.

Een goed ruw getal is als uw kabellengte en golflengte binnen een orde van grootte van elkaar kunnen worden gehouden. Dan is het een goed idee om het hogesnelheidsontwerp te controleren.

3. PCB met draadloze interface

Zoals je weet, heeft elke print een antenne, en of het nu via een connector is of iets op het bord, er moeten signalen met hoge snelheid worden ontworpen. Bovendien vereist de ingebouwde antenne een strakke impedantie om de afstemlengte te evenaren.

Voor boards met SMA-connectoren of vergelijkbare connectoren, moet u deze aansluiten op een connector met een specifieke impedantiewaarde.

conclusie

Kortom, het leren over high-speed PCB-ontwerp hangt af van een ander project. Hoewel er veel factoren zijn waarmee u rekening moet houden bij het ontwerpen voor hoge snelheid. Gelukkig biedt de CAD-software die u gebruikt voor het ontwerpen van PCB’s u hulp, zoals impedantiecalculators, rapportage-opties voor routeringslengte, differentiële paarrouters en andere hulpmiddelen.