PCB tốc độ cao thiết kế đề cập đến bất kỳ thiết kế nào mà tính toàn vẹn của tín hiệu bắt đầu bị ảnh hưởng bởi các đặc tính vật lý của PCB, chẳng hạn như cách bố trí, đóng gói, kết nối liên kết và xếp chồng lớp. Hơn nữa, khi bạn bắt đầu thiết kế bo mạch và gặp phải các vấn đề như độ trễ, nhiễu xuyên âm, phản xạ hoặc phát xạ, bạn sẽ bước vào lĩnh vực thiết kế PCB tốc độ cao.

Việc tập trung vào những vấn đề này làm cho thiết kế tốc độ cao trở nên độc đáo. Bạn có thể quen với việc thiết kế một PCB đơn giản tập trung vào vị trí linh kiện và hệ thống dây điện. Tuy nhiên, khi sử dụng các thiết kế tốc độ cao, điều quan trọng hơn là phải xem xét các yếu tố như khoảng cách của chúng với tín hiệu, độ rộng của tín hiệu, vị trí đặt chúng và loại đường đua. Sự kết nối. Hơn nữa, với những yếu tố này, nó sẽ đạt đến một cấp độ cao hơn trong quá trình thiết kế PCB của bạn.

Kỹ năng thiết kế PCB tốc độ cao

1. Biết phần mềm thiết kế cung cấp các tùy chọn nâng cao

Nó cần nhiều chức năng phức tạp để được thiết kế trong phần mềm CAD với tốc độ cao. Ngoài ra, có thể không có nhiều chương trình cho người nghiệp dư và thường không có các tùy chọn nâng cao dựa trên bộ Web. Do đó, bạn cần hiểu rõ hơn về các công cụ CAD mạnh mẽ.

2. Đường cao tốc

Khi nói đến hệ thống dây điện tốc độ cao, các nhà thiết kế cần hiểu các quy tắc đi dây cơ bản, bao gồm không cắt các kết nối đất và giữ cho hệ thống dây điện ngắn. Do đó, ngăn chặn nhiễu xuyên âm ở một khoảng cách nhất định trên đường truyền kỹ thuật số và che chắn tất cả các bộ tạo nhiễu để không làm hỏng tính toàn vẹn của tín hiệu.

3. Cáp với kiểm soát trở kháng

Đối với một số tín hiệu khoảng 40-120 ohms, nó yêu cầu kết hợp trở kháng. Dấu hiệu cho sự phù hợp trở kháng đặc trưng là ăng-ten và nhiều cặp khác biệt.

Điều quan trọng là người thiết kế phải hiểu cách tính toán độ rộng dòng và các giá trị trở kháng cần thiết cho lam. Nếu giá trị trở kháng không đúng, tín hiệu có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng, dẫn đến hỏng dữ liệu.

4. Chiều dài khớp theo dõi

Có nhiều dòng trong bus bộ nhớ tốc độ cao và bus giao diện. Các đường này có thể hoạt động ở tần số rất cao, vì vậy điều quan trọng là các tín hiệu phải truyền đồng thời từ đầu gửi đến đầu nhận. Ngoài ra, nó yêu cầu một tính năng được gọi là khớp độ dài. Do đó, tiêu chuẩn chung nhất xác định các giá trị dung sai cần phù hợp với chiều dài.

5. Giảm thiểu diện tích vòng lặp

Các nhà thiết kế PCB tốc độ cao cần biết một số mẹo, tín hiệu tần số cao có thể gây ra EMI, EMC và các vấn đề khác. Do đó, chúng cần tuân theo các quy tắc cơ bản, chẳng hạn như phải nối đất liên tục và giảm diện tích vòng lặp bằng cách tối ưu hóa đường trở lại hiện tại của dây, và đặt nhiều lỗ khâu.

Các vấn đề cần chú ý trong thiết kế PCB tốc độ cao

Bố cục PCB rất quan trọng

Không nghi ngờ gì nữa, việc sản xuất PCB hiệu quả trong các mạch tốc độ cao rất quan trọng đối với kết quả cuối cùng. Tuy nhiên, cách bố trí PCB ngay từ đầu đã không được xem xét. Do đó, nó sẽ có tác động đáng kể đến thiết kế để đạt được các chức năng cần thiết và sản xuất thành công PCB, chẳng hạn như lập kế hoạch cấp cao và tuân thủ các yếu tố quan trọng. Ngoài ra, bạn cần giải quyết một số vấn đề trước khi bố trí PCB, chẳng hạn như thực hành thiết kế sản xuất (DFM) và các cân nhắc bổ sung đối với các yêu cầu PCB tốc độ cao.

Bố trí kém có thể gây ra các vấn đề về hiệu suất khi bắt đầu thử nghiệm hoặc khi được sử dụng trong sản xuất PCB. Để làm cho vấn đề tồi tệ hơn, nhu cầu đánh giá các lỗi PCB hoặc các vấn đề về hiệu suất và lắp ráp lại bố cục nguyên mẫu đòi hỏi nhiều chi phí và thời gian hơn để thiết kế lại hoặc làm lại.

Ghi chú cho thiết kế PCB

Trong thực tế, các thiết kế PCB tốc độ cao có nhiều hạn chế đối với các nhà thiết kế, vì bạn cần phải đáp ứng nhiều tốc độ tín hiệu và các yêu cầu thiết kế khác. Do đó, để đạt được thiết kế bảng mạch tốc độ cao được hiển thị dưới đây, một số yếu tố cần được xem xét:

Lưu ý về sơ đồ: Ai cũng biết rằng một sơ đồ tốt có thể tạo nền tảng tốt cho thiết kế PCB. Do đó, tùy thuộc vào việc bạn là nhà thiết kế PCB hay kỹ sư điện, sơ đồ mạch có thể được xử lý khác nhau. Nói chung, nó coi một sơ đồ như một phương tiện giao tiếp có thể được kết nối với một bảng mạch. Nhưng sơ đồ có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong việc tổ chức và trình bày các thiết kế tốc độ cao của bạn. Do đó, càng có nhiều thông tin càng tốt trên sơ đồ thiết kế, chẳng hạn như chiều dài dây, vị trí thành phần cần thiết, thông tin nhà sản xuất PCB, v.v.

Điều chỉnh độ dài vết: Khi sử dụng giao diện tốc độ cao, bạn cần điều chỉnh độ dài vết để đồng bộ hóa việc truyền tín hiệu với đường dữ liệu. Tuy nhiên, giao diện có thể bị lỗi ở tần suất tối đa hoặc nó có thể không hoạt động chút nào vì nó không được đồng bộ hóa. Hơn nữa, tần số giao diện càng cao, các yêu cầu về độ dài phù hợp càng cao. Do đó, trong trường hợp giao diện song song, bạn chỉ cần điều chỉnh độ dài của tất cả các đường. Điều quan trọng là phải đảm bảo điều chỉnh độ dài của các dòng này để có được độ dài mong muốn trong một tập hợp các tín hiệu.

Vật liệu PCB và yêu cầu đối với xếp chồng tốc độ cao: Điều này sẽ ảnh hưởng đến thiết kế tốc độ cao của bạn, chẳng hạn như cấu trúc xếp chồng lớp và vật liệu PCB.

Chiến lược đặt tốc độ cao: Bởi vì việc thay đổi kích thước tấm đệm và khoảng trống thành phần tối đa hóa độ dài kết nối tốc độ cao, nó có thể được thiết kế cho tốc độ cao bằng nhiều phương pháp để tối ưu hóa vị trí thành phần và cải thiện diện tích chiếm thành phần để có tốc độ cao.

Các cặp vi sai và định tuyến theo độ dài đường truyền: Điều quan trọng là phải định tuyến các cặp vi sai trong thiết kế tốc độ cao để các cặp tín hiệu có thể tồn tại đồng thời.

Cân nhắc về nhiễu xuyên âm, kiểm soát trở kháng và song song: Trong thiết kế tốc độ cao, có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng xấu đến thiết kế của bạn. Ngoài ra, có những kỹ thuật cần xem xét, chẳng hạn như làm thế nào để giảm thiểu tác động đến thiết kế.

Hiểu các dòng ribbon và microstrip: Nói chung, đối với các thiết kế tốc độ cao, nó đòi hỏi nhiều phương pháp định tuyến. Nếu định tuyến đường cao tốc được triển khai, bạn nên hiểu rõ hơn về các kỹ thuật định tuyến dải và vi mạch.

Cấu trúc liên kết cáp và các phương pháp đi cáp tốt nhất: Thông thường, cần có một hình dạng hoặc cấu trúc liên kết cụ thể nếu các đường dẫn mạch cần thiết cho hệ thống cáp tốc độ cao được triển khai. Ngoài ra, bạn nên khám phá nhiều cách khác nhau để theo dõi độ dài dòng, đường thoát, đường trở lại, v.v.

Trình mô phỏng: Đối với thiết kế tốc độ cao, mô phỏng có lợi rất nhiều trước, trong và sau khi bắt đầu bố trí. Vì vậy, bạn nên hiểu rõ hơn về phần mềm thiết kế PCB để học các mẹo và thủ thuật thiết kế mô phỏng.

Làm thế nào để BẠN biết nếu bạn cần một thiết kế PCB tốc độ cao?

1. Có giao diện tốc độ cao trên bảng không?

Một cách nhanh chóng để biết bạn có cần tuân theo các nguyên tắc thiết kế tốc độ cao hay không là kiểm tra xem bạn có các giao diện tốc độ cao, chẳng hạn như DDR, PCI-E, hoặc thậm chí các giao diện video, chẳng hạn như DVI, HDMI, v.v.

Tất cả các giao diện này cần tuân theo một số quy tắc thiết kế tốc độ cao. Ngoài ra, vui lòng cung cấp thông số kỹ thuật chính xác cho từng dữ liệu trong tài liệu.

2. Tỷ lệ độ dài vết trên bước sóng tín hiệu

Nói chung, nếu bước sóng của tin nhắn của bạn bằng với độ dài dòng, thì PCB của bạn chắc chắn sẽ yêu cầu thiết kế tốc độ cao. Bởi vì một số tiêu chuẩn (chẳng hạn như DDR) yêu cầu độ dài của đường thẳng phải phù hợp với dung sai tối thiểu.

Một con số thô tốt là nếu chiều dài và bước sóng cáp của bạn có thể được giữ trong một thứ tự độ lớn của nhau. Sau đó, bạn nên kiểm tra thiết kế tốc độ cao.

3. PCB với giao diện không dây

Như bạn đã biết, mỗi PCB đều có một ăng-ten, và cho dù nó thông qua một đầu nối hay một cái gì đó trên bo mạch, thì tín hiệu tốc độ cao cũng cần phải được thiết kế. Ngoài ra, ăng-ten trên bo mạch yêu cầu trở kháng chặt chẽ để phù hợp với độ dài điều chỉnh.

Đối với bo mạch có đầu nối SMA hoặc đầu nối tương tự, bạn cần kết nối chúng với đầu nối có giá trị trở kháng cụ thể.

phần kết luận

Tóm lại, việc tìm hiểu về thiết kế PCB tốc độ cao phụ thuộc vào một dự án khác. Mặc dù có nhiều yếu tố cần xem xét khi thiết kế cho tốc độ cao. May mắn thay, phần mềm CAD bạn sử dụng để thiết kế PCB sẽ cung cấp cho bạn sự hỗ trợ, chẳng hạn như máy tính trở kháng, tùy chọn báo cáo độ dài định tuyến, bộ định tuyến cặp vi sai và các công cụ khác.