PCB de alta velocidade design refere-se a qualquer design em que a integridade do sinal comece a ser afetada pelas características físicas do PCB, como layout, embalagem, interconexão e empilhamento de camadas. Além disso, ao começar a projetar placas e encontrar problemas como atraso, diafonia, reflexão ou emissão, você entrará no campo do projeto de PCB de alta velocidade.

O foco nessas questões torna o design de alta velocidade tão único. Você pode estar acostumado a projetar um PCB simples que se concentra na colocação e fiação de componentes. No entanto, ao usar projetos de alta velocidade, é mais importante considerar fatores como a distância do sinal, a largura do sinal, onde eles são colocados e que tipo de trilha estão. A conexão. Além disso, com esses fatores em mente, ele alcançará um nível mais alto no processo de design de sua placa de circuito impresso.

Habilidades de design de PCB de alta velocidade

1. Conheça o software de design que oferece opções avançadas

Ele precisa de muitas funções complexas para ser projetado em software CAD em alta velocidade. Além disso, pode não haver muitos programas para amadores e, geralmente, não há opções avançadas baseadas no Web Suite. Portanto, você precisa de um melhor entendimento das poderosas ferramentas CAD.

2. Rodovias

Quando se trata de fiação de alta velocidade, os projetistas precisam entender as regras para fiação básica, incluindo não cortar as conexões de aterramento e manter a fiação curta. Portanto, evite diafonia a uma certa distância na linha digital e proteja todos os geradores de interferência para não danificar a integridade do sinal.

3. Cabeamento com controle de impedância

Para alguns sinais de cerca de 40-120 ohms, ele requer combinação de impedância. A dica para o casamento de impedância característica é a antena e muitos pares de diferença.

É importante que o projetista entenda como calcular a largura da linha e os valores de impedância necessários para a laminação. Se o valor da impedância não estiver correto, o sinal pode ser severamente afetado, resultando em corrupção de dados.

4. Traço de correspondência de comprimento

Existem muitas linhas no barramento de memória de alta velocidade e no barramento de interface. Essas linhas podem operar em frequências muito altas, por isso é crucial que os sinais viajem simultaneamente da extremidade de envio para a extremidade de recepção. Além disso, requer um recurso chamado correspondência de comprimento. Portanto, o padrão mais comum define os valores de tolerância que precisam corresponder ao comprimento.

5. Minimize a área do loop

Os projetistas de placas de circuito impresso de alta velocidade precisam saber algumas dicas, sinais de alta frequência podem causar EMI, EMC e outros problemas. Portanto, eles precisam seguir regras básicas, como ter aterramento contínuo e reduzir a área do laço, otimizando o caminho de retorno da corrente do fio e colocando muitos orifícios de sutura.

Assuntos que precisam de atenção no design de PCB de alta velocidade

O layout do PCB é muito importante

Sem dúvida, a fabricação eficiente de PCBs em circuitos de alta velocidade é importante para o resultado final. No entanto, o layout do PCB não foi considerado em primeiro lugar. Portanto, terá um impacto significativo no projeto para atingir as funções necessárias e a fabricação de PCBs bem-sucedida, como planejamento de alto nível e conformidade com fatores importantes. Além disso, você precisa resolver alguns problemas antes do layout de PCB, como práticas de design de fabricação (DFM) e considerações adicionais para requisitos de PCB de alta velocidade.

O layout deficiente pode causar problemas de desempenho ao iniciar o teste ou quando usado na fabricação de placas de circuito impresso. Para piorar as coisas, a necessidade de avaliar falhas de PCB ou problemas de desempenho e remontar o layout do protótipo requer mais custo e tempo para redesenhar ou retrabalhar.

Notas para design de PCB

Na prática, os projetos de PCB de alta velocidade têm muitas limitações para os projetistas, pois você precisa atender a várias velocidades de sinal e outros requisitos de projeto. Portanto, para obter o design da placa de circuito de alta velocidade mostrado abaixo, alguns fatores precisam ser considerados:

Nota esquemática: É bem sabido que um bom esquema pode estabelecer uma boa base para o projeto de PCB. Portanto, dependendo se você é um projetista de PCB ou um engenheiro elétrico, o diagrama esquemático pode ser tratado de forma diferente. Em geral, trata um esquema como um meio de comunicação que pode ser conectado a uma placa de circuito. Mas os esquemas podem fazer uma grande diferença na organização e apresentação de seus projetos de alta velocidade. Portanto, o máximo de informações possível está disponível no esquema do projeto, como comprimento do fio, colocação necessária do componente, informações do fabricante da placa de circuito impresso e assim por diante.

Ajuste do comprimento do traço: ao usar uma interface de alta velocidade, você precisa ajustar o comprimento do traço para sincronizar a transmissão do sinal com a linha de dados. No entanto, a interface pode falhar na frequência máxima ou pode não funcionar porque não está sincronizada. Além disso, quanto mais alta a frequência da interface, mais altos são os requisitos de correspondência de comprimento. Portanto, no caso de interfaces paralelas, basta ajustar o comprimento de todas as linhas. É importante ter certeza de ajustar o comprimento dessas linhas para obter o comprimento desejado em um conjunto de sinais.

Materiais e requisitos de PCB para empilhamento de alta velocidade: Isso afetará seu projeto de alta velocidade, como estrutura de empilhamento de camadas e material de PCB.

Estratégia de colocação de alta velocidade: Como a alteração do tamanho da almofada e da folga do componente maximiza o comprimento da conexão de alta velocidade, ela pode ser projetada para alta velocidade usando uma variedade de métodos para otimizar a colocação do componente e melhorar a área de ocupação do componente para alta velocidade.

Pares diferenciais e roteamento de comprimento de linha: É importante rotear pares diferenciais em projetos de alta velocidade para que os pares de sinais possam existir simultaneamente.

Considerações sobre diafonia, controle de impedância e paralelismo: No projeto de alta velocidade, há muitos fatores que podem afetar adversamente o seu projeto. Além disso, existem técnicas a serem consideradas, por exemplo, como minimizar o impacto no design.

Compreenda as linhas de fita e microtira: em geral, para projetos de alta velocidade, são necessários vários métodos de roteamento. Se o roteamento em rodovias for implementado, é desejável ter um melhor entendimento das técnicas de roteamento em faixas e microtiras.

Topologia de cabeamento e melhores práticas de cabeamento: Normalmente, uma forma ou topologia específica é necessária se os caminhos do circuito necessários para o cabeamento de alta velocidade forem implementados. Além disso, é bom explorar várias maneiras de rastrear comprimentos de linha, escapes, caminhos de retorno, etc.

Simuladores: para design de alta velocidade, a simulação é de grande benefício antes, durante e depois do início do layout. Portanto, você deve ter um melhor entendimento do software de design de PCB para aprender dicas e truques para design de simulação.

Como VOCÊ sabe se precisa de um design de PCB de alta velocidade?

1. Existe uma interface de alta velocidade na placa?

Uma maneira rápida de descobrir se você precisa seguir as diretrizes de design de alta velocidade é verificar se você tem interfaces de alta velocidade, como DDR, PCI-E, ou mesmo interfaces de vídeo, como DVI, HDMI, etc.

Todas essas interfaces precisam seguir algumas regras de design de alta velocidade. Além disso, forneça as especificações exatas para cada dado na documentação.

2. Razão do comprimento do traço para o comprimento de onda do sinal

Em geral, se o comprimento de onda de sua mensagem for igual ao comprimento da linha, seu PCB certamente exigirá um design de alta velocidade. Porque alguns padrões (como DDR) exigem que o comprimento da linha corresponda à tolerância mínima.

Um bom número aproximado é se o comprimento do cabo e o comprimento de onda podem ser mantidos em uma ordem de magnitude um do outro. Então, é uma boa ideia verificar o design de alta velocidade.

3. PCB com interface sem fio

Como você sabe, cada PCB tem uma antena e, seja por meio de um conector ou algo na placa, os sinais de alta velocidade precisam ser projetados. Além disso, a antena interna requer uma impedância apertada para corresponder ao comprimento de sintonia.

Para placas com conectores SMA ou conectores semelhantes, você precisa conectá-los a um conector com um valor de impedância específico.

conclusão

Em suma, aprender sobre design de PCB de alta velocidade depende de outro projeto. Embora existam muitos fatores a serem considerados ao projetar para alta velocidade. Felizmente, o software CAD que você usa para o projeto de placas de circuito impresso fornecerá assistência, como calculadoras de impedância, opções de relatório de comprimento de roteamento, roteadores de pares diferenciais e outras ferramentas.