Vysokorýchlostná PCB dizajn sa týka akéhokoľvek dizajnu, kde integrita signálu začína byť ovplyvňovaná fyzickými charakteristikami dosky plošných spojov, ako je rozloženie, balenie, prepojenie a vrstvenie vrstiev. Okrem toho, keď začnete s navrhovaním dosiek a narazíte na problémy, ako je oneskorenie, presluchy, odrazy alebo emisie, vstúpite do oblasti vysokorýchlostného návrhu plošných spojov.

Zameranie na tieto problémy robí vysokorýchlostný dizajn tak jedinečným. Môžete byť zvyknutí navrhovať jednoduchý DPS, ktorý sa zameriava na umiestnenie komponentov a zapojenie. Pri použití vysokorýchlostných návrhov je však dôležitejšie zvážiť faktory, ako je ich vzdialenosť od signálu, šírka signálu, kde sú umiestnené a aký druh trate sú. Spojenie. Navyše, s ohľadom na tieto faktory, dosiahne vyššiu úroveň v procese návrhu DPS.

Vysokorýchlostné zručnosti v navrhovaní DPS

1. Poznáte dizajnový softvér, ktorý ponúka pokročilé možnosti

Na to, aby bolo možné v CAD softvéri navrhovať vysokou rýchlosťou, je potrebných mnoho komplexných funkcií. Tiež nemusí byť veľa programov pre amatérov a často neexistujú žiadne pokročilé možnosti založené na webovom balíku. Preto potrebujete lepšie porozumieť výkonným nástrojom CAD.

2. Diaľnice

Pokiaľ ide o vysokorýchlostné vedenie, projektanti musia porozumieť pravidlám základného zapojenia vrátane neprerušovania uzemňovacích spojov a skrátenia zapojenia. Zabráňte preto presluchu v určitej vzdialenosti na digitálnej linke a tiente všetky generátory rušenia, aby ste nepoškodili integritu signálu.

3. Kabeláž s reguláciou impedancie

Pri niektorých signáloch asi 40-120 ohmov vyžaduje prispôsobenie impedancie. Kľúčom pre prispôsobenie charakteristickej impedancie je anténa a mnoho rozdielových párov.

Je dôležité, aby projektant pochopil, ako vypočítať šírku čiary a hodnoty potrebnej impedancie pre lamináciu. Ak hodnota impedancie nie je správna, signál môže byť vážne ovplyvnený, čo môže mať za následok poškodenie údajov.

4. Sledovanie zhody dĺžky

V zbernici vysokorýchlostnej pamäte a zbernici rozhrania je veľa liniek. Tieto linky môžu pracovať na veľmi vysokých frekvenciách, takže je dôležité, aby signály prechádzali súčasne z vysielacieho konca do prijímajúceho konca. Okrem toho vyžaduje funkciu nazývanú zhoda dĺžok. Preto najbežnejší štandard definuje hodnoty tolerancie, ktoré musia zodpovedať dĺžke.

5. Minimalizujte oblasť slučky

Vysokorýchlostní návrhári DPS potrebujú vedieť niekoľko tipov, vysokofrekvenčné signály môžu spôsobovať EMI, EMC a ďalšie problémy. Preto musia dodržiavať základné pravidlá, ako napríklad nepretržité uzemnenie a zmenšenie oblasti slučky optimalizáciou súčasnej spätnej dráhy drôtu a zavedením mnohých dierok na šitie.

Záležitosti vyžadujúce pozornosť pri vysokorýchlostnom návrhu DPS

Rozloženie DPS je veľmi dôležité

Účinná výroba DPS vo vysokorýchlostných obvodoch je bezpochyby dôležitá pre konečný výsledok. S rozložením DPS sa však v prvom rade neuvažovalo. Preto bude mať významný vplyv na dizajn, aby sa dosiahli potrebné funkcie a úspešná výroba DPS, ako je plánovanie na vysokej úrovni a súlad s dôležitými faktormi. Okrem toho musíte pred rozložením dosky plošných spojov vyriešiť niektoré problémy, ako sú postupy výrobného dizajnu (DFM) a ďalšie úvahy o požiadavkách na vysokorýchlostné dosky plošných spojov.

Zlé rozloženie môže spôsobiť problémy s výkonom pri spustení testovania alebo pri použití na výrobu DPS. Aby toho nebolo málo, potreba vyhodnotiť poruchy PCB alebo problémy s výkonom a znovu zostaviť rozloženie prototypu vyžaduje viac nákladov a času na redizajn alebo prepracovanie.

Poznámky k návrhu DPS

V praxi majú vysokorýchlostné návrhy DPS pre dizajnérov mnoho obmedzení, pretože musíte splniť rôzne rýchlosti signálu a ďalšie požiadavky na dizajn. Na dosiahnutie nižšie uvedeného dizajnu vysokorýchlostných obvodových dosiek je preto potrebné zvážiť niektoré faktory:

Schematická poznámka: Je dobre známe, že dobrá schéma môže položiť dobrý základ pre návrh DPS. V závislosti od toho, či ste konštruktér plošných spojov alebo elektrotechnik, je preto možné so schematickým diagramom zaobchádzať odlišne. Vo všeobecnosti považuje schému za komunikačný prostriedok, ktorý je možné pripojiť k doske plošných spojov. Schémy však môžu mať veľký vplyv na organizáciu a prezentáciu vašich vysokorýchlostných návrhov. Preto je k schéme návrhu k dispozícii čo najviac informácií, ako napríklad dĺžka drôtu, potrebné umiestnenie súčiastok, informácie o výrobcovi dosky plošných spojov atď.

Úprava dĺžky stopy: Pri použití vysokorýchlostného rozhrania musíte upraviť dĺžku stopy, aby sa synchronizoval prenos signálu s dátovou linkou. Rozhranie však môže zlyhať pri maximálnej frekvencii alebo nemusí fungovať vôbec, pretože nie je synchronizované. Navyše, čím vyššia je frekvencia rozhrania, tým vyššie sú požiadavky na zladenie dĺžky. Preto v prípade paralelných rozhraní stačí upraviť dĺžku všetkých riadkov. Je dôležité dbať na to, aby ste upravili dĺžku týchto vedení, aby ste v súbore signálov získali požadovanú dĺžku.

Materiály plošných spojov a požiadavky na vysokorýchlostné stohovanie: Toto ovplyvní váš vysokorýchlostný návrh, ako napríklad štruktúra stohovania vrstiev a materiál plošných spojov.

Stratégia vysokorýchlostného umiestnenia: Pretože zmena veľkosti podložky a vôle súčiastok maximalizuje dĺžku vysokorýchlostného pripojenia, môže byť navrhnutá pre vysokú rýchlosť pomocou rôznych metód na optimalizáciu umiestnenia súčiastok a zlepšenie oblasti zaberajúcej súčiastky pre vysokú rýchlosť.

Diferenciálne páry a smerovanie po dĺžke riadka: Je dôležité smerovať diferenciálne páry vo vysokorýchlostných prevedeniach, aby páry signálov mohli existovať súčasne.

Úvahy o presluchu, impedancii a rovnobežnosti: Pri vysokorýchlostnom dizajne existuje veľa faktorov, ktoré môžu váš návrh nepriaznivo ovplyvniť. Okrem toho je potrebné vziať do úvahy techniky, napríklad ako minimalizovať vplyv na dizajn.

Pochopte páskové a mikropáskové linky: Vo všeobecnosti to pri vysokorýchlostných návrhoch vyžaduje viac spôsobov smerovania. Ak sa má implementovať smerovanie diaľnice, je žiaduce lepšie porozumieť technikám smerovania na páse a mikropáskoch.

Topológia kabeláže a najlepšie postupy pri kabeláži: Ak sa majú implementovať trasy obvodov požadované pre vysokorýchlostné kabeláže, spravidla sa vyžaduje konkrétny tvar alebo topológia. Je tiež dobré preskúmať rôzne spôsoby sledovania dĺžok línií, únikov, spiatočných trás atď.

Simulátory: Pri vysokorýchlostnom navrhovaní je simulácia veľkým prínosom pred, počas a po rozložení. Preto by ste mali lepšie porozumieť softvéru na návrh DPS a naučiť sa tipy a triky pre návrh simulácie.

Ako zistíte, či potrebujete vysokorýchlostný návrh DPS?

1. Je na doske vysokorýchlostné rozhranie?

Rýchly spôsob, ako zistiť, či je potrebné postupovať podľa pokynov pre vysokorýchlostný návrh, je skontrolovať, či máte vysokorýchlostné rozhrania, ako napríklad DDR, PCI-E, alebo dokonca video rozhrania, ako napríklad DVI, HDMI atď.

Všetky tieto rozhrania musia dodržiavať niektoré pravidlá vysokorýchlostného návrhu. Okrem toho v dokumentácii uveďte presné špecifikácie pre všetky údaje.

2. Pomer dĺžky stopy k vlnovej dĺžke signálu

Všeobecne platí, že ak je vlnová dĺžka vašej správy rovnaká ako dĺžka riadka, vaša doska plošných spojov bude určite vyžadovať vysokorýchlostný dizajn. Pretože niektoré štandardy (ako napríklad DDR) vyžadujú, aby dĺžka riadku zodpovedala minimálnej tolerancii.

Dobré približné číslo je, ak je možné dĺžku a vlnovú dĺžku kábla udržiavať v vzájomnom poradí. Potom je dobré skontrolovať vysokorýchlostný dizajn.

3. DPS s bezdrôtovým rozhraním

Ako viete, každá doska plošných spojov má anténu a či už ide o konektor alebo niečo na doske, je potrebné navrhnúť vysokorýchlostné signály. Palubná anténa navyše vyžaduje tesnú impedanciu, aby zodpovedala dĺžke ladenia.

Pri doskách s konektormi SMA alebo podobnými konektormi ich musíte pripojiť ku konektoru so špecifickou hodnotou impedancie.

záver

Stručne povedané, učenie o vysokorýchlostnom návrhu DPS závisí od iného projektu. Aj keď pri navrhovaní vysokej rýchlosti je potrebné vziať do úvahy mnoho faktorov. Našťastie softvér CAD, ktorý používate na návrh DPS, vám poskytne pomoc, ako napríklad kalkulačky impedancie, možnosti hlásenia dĺžky trasy, smerovače s diferenciálnym párom a ďalšie nástroje.