Yüksek hızlı PCB tasarım, sinyalin bütünlüğünün yerleşim, paketleme, ara bağlantı ve katman istifleme gibi PCB’nin fiziksel özelliklerinden etkilenmeye başladığı herhangi bir tasarımı ifade eder. Ayrıca kart tasarlamaya başladığınızda ve gecikme, karışma, yansıma, emisyon gibi sorunlarla karşılaştığınızda, yüksek hızlı PCB tasarımı alanına girmiş olacaksınız.

Bu konulara odaklanma, yüksek hızlı tasarımı çok benzersiz kılıyor. Bileşen yerleştirme ve kablolamaya odaklanan basit bir PCB tasarlamaya alışmış olabilirsiniz. Ancak yüksek hızlı tasarımlar kullanılırken sinyale olan uzaklığı, sinyalin genişliği, nereye yerleştirildiği ve ne tür bir iz olduğu gibi faktörlerin dikkate alınması daha önemlidir. Bağlantı. Ayrıca bu faktörler göz önünde bulundurularak PCB tasarım sürecinizde daha yüksek bir seviyeye ulaşacaktır.

Yüksek hızlı PCB tasarım becerileri

1. Gelişmiş seçenekler sunan tasarım yazılımlarını bilin

CAD yazılımında yüksek hızda tasarlanabilmesi için birçok karmaşık fonksiyona ihtiyaç duyar. Ayrıca amatörler için çok fazla program olmayabilir ve genellikle Web paketine dayalı gelişmiş seçenekler yoktur. Bu nedenle, güçlü CAD araçlarını daha iyi anlamanız gerekir.

2. Karayolları

Yüksek hızlı kablolama söz konusu olduğunda, tasarımcıların toprak bağlantılarını kesmemek ve kabloları kısa tutmak dahil olmak üzere temel kablolama kurallarını anlamaları gerekir. Bu nedenle, dijital hatta belirli bir mesafede karışmayı önleyin ve sinyal bütünlüğüne zarar vermemek için tüm parazit oluşturucuları koruyun.

3. Empedans kontrollü kablolama

Yaklaşık 40-120 ohm’luk bazı sinyaller için empedans eşleşmesi gerektirir. Karakteristik empedans uyumu için ipucu anten ve birçok fark çiftidir.

Tasarımcının laminasyon için çizgi genişliğini ve gerekli empedans değerlerini nasıl hesaplayacağını anlaması önemlidir. Empedans değeri doğru değilse, sinyal ciddi şekilde etkilenerek veri bozulmasına neden olabilir.

4. Uzunluk eşleştirme izi

Yüksek hızlı bellek veriyolunda ve arabirim veriyolunda birçok hat vardır. Bu hatlar çok yüksek frekanslarda çalışabilir, bu nedenle sinyallerin gönderici uçtan alıcı uca eşzamanlı olarak hareket etmesi çok önemlidir. Ayrıca uzunluk eşleştirme adı verilen bir özellik gerektirir. Bu nedenle, en yaygın standart, uzunlukla eşleşmesi gereken tolerans değerlerini tanımlar.

5. Döngü alanını küçültün

Yüksek hızlı PCB tasarımcılarının bazı ipuçlarını bilmesi gerekir, yüksek frekanslı sinyaller EMI, EMC ve diğer sorunlara neden olabilir. Bu nedenle, sürekli topraklama ve telin akım dönüş yolunu optimize ederek döngü alanını küçültme ve çok sayıda dikiş deliği yerleştirme gibi temel kurallara uymaları gerekir.

Yüksek hızlı PCB tasarımında dikkat edilmesi gereken hususlar

PCB düzeni çok önemlidir

Şüphesiz, yüksek hızlı devrelerde verimli PCB üretimi, nihai sonuç için önemlidir. Ancak, PCB düzeni ilk etapta dikkate alınmadı. Bu nedenle, üst düzey planlama ve önemli faktörlere uyum gibi gerekli işlevlerin ve başarılı PCB üretiminin gerçekleştirilmesi için tasarım üzerinde önemli bir etkisi olacaktır. Ayrıca, üretim tasarımı (DFM) uygulamaları ve yüksek hızlı PCB gereksinimleri için ek hususlar gibi PCB yerleşiminden önce bazı sorunları ele almanız gerekir.

Kötü yerleşim, teste başlarken veya PCB üretiminde kullanıldığında performans sorunlarına neden olabilir. Daha da kötüsü, PCB arızalarını veya performans sorunlarını değerlendirme ve prototip düzenini yeniden birleştirme ihtiyacı, yeniden tasarlamak veya yeniden çalışmak için daha fazla maliyet ve zaman gerektirir.

PCB tasarımı için notlar

Uygulamada, yüksek hızlı PCB tasarımları, çeşitli sinyal hızlarını ve diğer tasarım gereksinimlerini karşılamanız gerektiğinden, tasarımcılar için birçok sınırlamaya sahiptir. Bu nedenle, aşağıda gösterilen yüksek hızlı devre kartı tasarımına ulaşmak için bazı faktörlerin dikkate alınması gerekir:

Şematik not: İyi bir şemanın PCB tasarımı için iyi bir temel oluşturabileceği iyi bilinmektedir. Bu nedenle, bir PCB tasarımcısı veya bir elektrik mühendisi olmanıza bağlı olarak, şematik diyagram farklı şekilde ele alınabilir. Genel olarak, şemayı bir devre kartına bağlanabilen bir iletişim aracı olarak ele alır. Ancak şemalar, yüksek hızlı tasarımlarınızı organize etme ve sunma konusunda büyük bir fark yaratabilir. Bu nedenle, kablo uzunluğu, gerekli bileşen yerleşimi, PCB üreticisi bilgileri vb. gibi tasarım şemasında mümkün olduğunca fazla bilgi mevcuttur.

İz uzunluğu ayarı: Yüksek hızlı bir arayüz kullanırken, sinyal iletimini veri hattıyla senkronize etmek için iz uzunluğunu ayarlamanız gerekir. Ancak arayüz maksimum frekansta arızalanabilir veya senkronize olmadığı için hiç çalışmayabilir. Ayrıca, arayüz frekansı ne kadar yüksek olursa, uzunluk eşleştirme gereksinimleri de o kadar yüksek olur. Bu nedenle, paralel arabirimler söz konusu olduğunda, tüm hatların uzunluğunu ayarlamanız yeterlidir. Bir dizi sinyalde istenen uzunluğu elde etmek için bu çizgilerin uzunluğunu ayarladığınızdan emin olmak önemlidir.

PCB malzemeleri ve yüksek hızlı istifleme gereksinimleri: Bu, katman istifleme yapısı ve PCB malzemesi gibi yüksek hızlı tasarımınızı etkileyecektir.

Yüksek hızlı yerleştirme stratejisi: Değişen ped boyutu ve bileşen boşluğu, yüksek hızlı bağlantı uzunluğunu en üst düzeye çıkardığından, bileşen yerleşimini optimize etmek ve yüksek hız için bileşen işgal alanını iyileştirmek için çeşitli yöntemler kullanılarak yüksek hız için tasarlanabilir.

Diferansiyel çiftler ve hat uzunluğu yönlendirme: Sinyal çiftlerinin aynı anda var olabilmesi için yüksek hızlı tasarımlarda diferansiyel çiftleri yönlendirmek önemlidir.

Çapraz konuşma, empedans kontrolü ve paralellik konuları: Yüksek hızlı tasarımda tasarımınızı olumsuz etkileyebilecek birçok faktör vardır. Ayrıca, tasarım üzerindeki etkinin nasıl en aza indirileceği gibi dikkate alınması gereken teknikler vardır.

Şerit ve mikro şerit hatlarını anlayın: Genel olarak, yüksek hızlı tasarımlar için birden çok yönlendirme yöntemi gerektirir. Otoyol rotalama uygulanacaksa, şerit ve mikroşerit rotalama tekniklerinin daha iyi anlaşılması arzu edilir.

Kablolama topolojisi ve en iyi kablolama uygulamaları: Yüksek hızlı kablolama için gerekli devre yolları uygulanacaksa, tipik olarak belirli bir şekil veya topoloji gereklidir. Ayrıca, çizgi uzunluklarını, kaçışları, dönüş yollarını vb. izlemek için çeşitli yollar keşfetmek iyidir.

Simülatörler: Yüksek hızlı tasarım için, yerleşim başlamadan önce, sırasında ve sonrasında simülasyon büyük fayda sağlar. Bu nedenle, simülasyon tasarımı için ipuçlarını ve püf noktalarını öğrenmek için PCB tasarım yazılımını daha iyi anlamanız gerekir.

Yüksek hızlı bir PCB tasarımına ihtiyacınız olup olmadığını nasıl anlarsınız?

1. Kartta yüksek hızlı bir arayüz var mı?

Yüksek hızlı tasarım yönergelerini izlemeniz gerekip gerekmediğini bulmanın hızlı bir yolu, DDR, PCI-E gibi yüksek hızlı arabirimleriniz veya hatta DVI, HDMI vb. gibi video arabirimleriniz olup olmadığını kontrol etmektir.

Tüm bu arayüzlerin bazı yüksek hızlı tasarım kurallarına uyması gerekir. Ek olarak, lütfen belgelerdeki her bir veri için tam özellikleri sağlayın.

2. İz uzunluğunun sinyal dalga boyuna oranı

Genel olarak, mesajınızın dalga boyu hat uzunluğu ile aynı ise, PCB’niz kesinlikle yüksek hızlı tasarım gerektirecektir. Çünkü bazı standartlar (DDR gibi) hattın uzunluğunun minimum toleransla eşleşmesini gerektirir.

İyi bir kaba sayı, kablo uzunluğunuz ve dalga boyunuzun birbirinin büyüklük sırasına göre tutulabilmesidir. Ardından, yüksek hızlı tasarımı kontrol etmek iyi bir fikirdir.

3. Kablosuz arayüzlü PCB

Bildiğiniz gibi, her PCB’nin bir anteni vardır ve ister bir konektör aracılığıyla ister kart üzerindeki bir şey aracılığıyla olsun, yüksek hızlı sinyallerin tasarlanması gerekir. Ek olarak, yerleşik anten, ayar uzunluğuna uyması için sıkı bir empedans gerektirir.

SMA konektörlü veya benzeri konektörlü kartlar için bunları belirli bir empedans değerine sahip bir konektöre bağlamanız gerekir.

sonuç

Kısacası, yüksek hızlı PCB tasarımını öğrenmek başka bir projeye bağlıdır. Yüksek hız için tasarım yaparken dikkate alınması gereken birçok faktör olmasına rağmen. Neyse ki, PCB tasarımı için kullandığınız CAD yazılımı, empedans hesaplayıcıları, yönlendirme uzunluğu raporlama seçenekleri, diferansiyel çift yönlendiricileri ve diğer araçlar gibi size yardım sağlayacaktır.