Taal wijzigen
Introductie
High speed PCB-ontwerp is cruciaal in de wereld van de elektronica om betrouwbare, hoogwaardige circuits te creëren die de signaalintegriteit behouden over gecompliceerde paden. We zullen de basisbouwstenen, beperkingen en benaderingen van high speed PCB-ontwerp bekijken en verkennen. Met behulp van de fundamentele lay-outregels en componentparameters bereiken we de optimale PCB-efficiëntie.
Wat is High Speed PCB-ontwerp?
Tegenwoordig wordt het ontwerpen van snelle printplaten steeds gebruikelijker. Dankzij deze ontwerpen kunnen printplaten gemakkelijk omgaan met hoogfrequente signalen. Je vindt ze in computers , smartphones en routers . Ze zijn nodig voor alle apparaten die snelle data verwerken. Het ontwerpen van snelle printplaten vereist echter een zorgvuldige aanpak. Deze signalen zijn hoog. Ze kunnen elektromagnetische interferentie (EMI) en signaalverlies veroorzaken. Daarom zijn lay-out en routing van groot belang. De signaalstroom reageert op elk component. Met de opkomst van 5G , AI, IoT , enzovoort, zullen deze snelle printplaten gelijke tred moeten houden.
Hoge snelheid PCB lay-out ontwerp
Schematisch
Zorgvuldige en precieze lay-outplanning van de printplaat is vereist voor snelle signaalpaden. Het eerste waarmee je aan de slag gaat, is een duidelijk printplaatschema . Dit is de eerste stap in het ontwerpen van een circuit. De structuur van je schakeling wordt weergegeven in een schema. Het maakt alles gemakkelijk te volgen en overzichtelijk. De netten, of 'lijnen', verbinden specifieke onderdelen. Teken deze netten duidelijk voor nauwkeurigheid.
PCB-bibliotheken
Lay-outontwerp wordt sneller en veel eenvoudiger in PCB-bibliotheken. Footprints worden opgeslagen voor elk onderdeel van uw circuit. Padplaatsingen en onderdeelkenmerken worden in elke footprint weergegeven. Alle footprints worden door bibliothecarissen gecontroleerd op nauwkeurigheid. Elk van hen is geverifieerd en betrouwbaar.
Componenten
Je moet beginnen met de belangrijkste onderdelen, zoals geheugen- en Ethernetchips. Er zijn richtlijnen voor het volgen van het floorplan en de datasheet. Dit zorgt voor een schone en ongecompliceerde signaalstroom. Voeg vervolgens ook onderdelen toe zoals kristaloscillatoren , condensatoren , weerstanden , enzovoort.
Beëindigingsweerstanden
Op hogesnelheids-PCB's moeten vroege beëindigingsweerstanden worden geplaatst. En deze weerstanden regelen de signaalstroom, dus het kan een probleem zijn om ze als laatste in te persen. Om parallel te beëindigen, plaatst u een weerstand naast de ontvangerpin. Het stabiliseert signalen en vermindert reflecties. Voor seriebeëindiging plaatst u de weerstand letterlijk direct na de driverpin. Het voorkomt extra stublengte en heldere signalen.
Componentoriëntatie
En zorg er natuurlijk voor dat je alles op dezelfde manier uitlijnt als andere vergelijkbare componenten. Het zorgt er vooral voor dat je makkelijk verbindingen kunt maken. Tijdens de montage wordt solderen ook makkelijker. Componenten passen beter als ze op dezelfde as zitten.
Plaatsing van SMT- en THT-componenten
Alle SMD-componenten (surface mount devices) moeten aan één kant worden geplaatst. Dit zorgt voor een overzichtelijke en eenvoudige lay-out. We raden aan om alle doorsteekcomponenten aan de bovenkant te plaatsen. Met deze opstelling bespaart u tijd en voorkomt u fouten. Uw PCB-ontwerp is gemakkelijker te bewerken als de lay-out duidelijk is.
Analoge en digitale schakelingen
Om je printplaat optimaal te ontwerpen, is het belangrijk om interne analoge en digitale circuits te scheiden. Dit betekent dat hun massa-aansluitingen niet met elkaar vermengd mogen raken. Als dit wel gebeurt, kunnen de signalen namelijk verzwakken.
Grondvlak isolatie
Strikt genomen is dit belangrijk voor een zuivere signaaloverdracht, aangezien veel van de methoden voor het samenvoegen van samples last hebben van aliasing of verlies door faseverschuivingen bij de samplevertragingen. Voor gebruik buiten de printplaat worden USB- en RJ45-connectoren gebruikt. Ruis wordt vermeden als de printplaat geaard blijft.
Overspanningsonderdrukkers
Bescherm uw circuits met overspanningsbeveiligers . Deze voorkomen dat spanningspieken schade veroorzaken. Plaats deze overspanningsbeveiligers dicht bij het signaal in de connectoren. Zo zijn ze direct inzetbaar en blijven ze effectief. Gebruik geen via's om de overspanningsbeveiligers te transporteren. Inductie in via's kan namelijk ongewenst zijn en de prestaties negatief beïnvloeden.
Hoge snelheidsroutering
De koperen sporen van een printplaat worden met elkaar verbonden door routing. Deze sporen zijn gedefinieerd om componenten te verbinden die op hun beurt weer gekoppeld zijn aan de hand van een circuitnetlijst. Een succesvolle printplaat draait om goede routing. Dit beïnvloedt het ontwerp en garandeert dat signalen goed werken. PCB-routing wordt complexer door snelle signalen. Volg daarom de richtlijnen voor snelle routing. Volg de onderstaande handleiding voor een uitstekend ontwerp. Met de componenten op de printplaat heb je een eenvoudig ontwerp voor routing. Houd er echter rekening mee dat je ontwerp mogelijk nog moet worden aangepast.
Via's en microvia's
Bovendien moet er rekening worden gehouden met de lengte van de sporen en de afmetingen van de via's . De grootte en diepte van de via's zijn ook belangrijk. Soms kunnen kleinere via's betere prestaties leveren. Ze verminderen ook het signaalverlies en behouden de integriteit. De plaatsing is een factor die je meeneemt in de keuze van de via-afmetingen. Door de via's dicht bij de pads te plaatsen, voorkom je overmatige capaciteit, wat een probleem kan vormen. Ze kunnen zelfs op of in de pads worden geplaatst.
Doorgaand gat
Vias zijn erg belangrijk in PCB-ontwerp. De stroom loopt door een gat dat van de ene laag naar de andere gaat. Er zijn twee soorten doorvoergaten: PTH en NPTH. PTH (Plated Through Hole) is de term voor een doorvoergat met een metalen coating aan de binnenkant. Het is onlosmakelijk verbonden met de bovenste en onderste laag. NPTH (Non-Plated Through Hole) verwijst naar een doorvoergat zonder metalen coating.
Blind
Deze gaten maken het mogelijk om de ene laag met de andere te verbinden. Helaas lopen ze niet door de hele printplaat heen. Je kunt de bovenste laag gebruiken en deze aan een middelste laag bevestigen. Je kunt ook de onderste laag met een binnenste laag verbinden. Na het maken van de printplaat is het andere uiteinde van het gat verborgen. Vandaar de naam blinde via's. Ze besparen ruimte op je printplaat. Gebruik blinde via's in plaats van normale via's voor een compactere printplaat.
Begraven
De printplaat heeft via's aan de binnenkant. De binnenste lagen van de printplaat zijn hiermee verbonden. Deze via's zijn van buitenaf niet zichtbaar. Ze reiken niet tot in de buitenste lagen. Verborgen via's helpen de printplaat minder rommelig te maken. Ze zorgen voor meer ruimte voor sporen aan de oppervlakte. Volgens de IPC-normen moeten via's klein zijn. De diameter mag maximaal 6 mils bedragen. Deze afmeting zorgt ervoor dat de printplaat intact blijft.
Microvia's
Dit zijn echt piepkleine gaatjes in printplaten. Ze worden tijdens de productie met lasers gemaakt. Normale via's hebben een veel grotere diameter dan microvia's. Printplaten met een hoge dichtheid aan verbindingen (HDI) gebruiken bijna altijd deze via's. Meestal bevinden microvia's zich twee lagen diep of minder. Dit komt doordat het lastig is om koperplating in de cilinders aan te brengen. Hoe kleiner de via, hoe sterker de plating moet zijn.
Via in Pad
Een via-in-pad is anders dan een gewone via, waarbij de printspoor van de pad af loopt om te voorkomen dat de soldeerpasta tijdens het solderen lekt. De pad wordt eerst bedekt met een niet-geleidende epoxyhars, waarna deze wordt afgedekt en geplateerd, zodat het omliggende pad intact blijft. Dit ontwerp verkort ook het signaalpad om parasitaire inductantie en capaciteit te minimaliseren, waardoor kleinere componenten op de printplaat passen. Het is ideaal voor BGA- componenten. Achterboren wordt vaak gebruikt om alle niet-verwijderde via's te verwijderen, om signaalreflecties te verminderen die de signaalprestaties kunnen beïnvloeden.
Waar u op moet letten bij het ontwerpen van een PCB met hoge snelheid
Om hoge snelheid te ontwerpen, maken we gebruik van snelle digitale signalen. Zulke signalen zorgen ervoor dat componenten eenvoudig en snel gegevens delen. Dit zijn de dingen waar u rekening mee moet houden voor een hoge snelheid PCB:
Stapelen en impedantie
Het aantal lagen is een belangrijk aspect om rekening mee te houden bij het ontwerpen van je PCB-opbouw. Je hebt voldoende lagen nodig om al je digitale signalen te transporteren. Sommige methoden vereisen wiskundige kennis en ervaring met high-speed printplaten. De afmetingen van de printplaat kunnen van invloed zijn op grote IC's met BGA- of LGA-voetafdrukken. Bij BGA-voetafdrukken kun je doorgaans twee rijen per signaallaag gebruiken. Vergeet ook niet de lijnen voor de voedings- en massavlakken mee te tellen . Naast het verkorten van je routingcyclus, bepaalt je opbouw ook de impedantie. Alle opbouwmethoden hebben lagen voor high-speed signalen, voeding en massa.
Bordformaat en netto aantal
Dus wanneer u uw high speed PCB ontwerpt, moet u ook rekening houden met de grootte van het bord. Hoe groot wilt u het? Een groot verschil is de grootte. Hoe groter het bord, hoe meer u hebt om mee te werken. Het is gemakkelijk om uw componenten te verspreiden. Omdat die extra ruimte dingen kleiner maakt, wordt het routeren van netten veel gemakkelijker. Denk vervolgens aan het aantal netten. Hoeveel daarvan moet u verbinden? Hoe meer netten u hebt, hoe meer verbindingen u zult hebben. Minder lagen van dingen helpen om dingen netjes te houden en minder lagen.
Routeringsdichtheid
Als je veel netten hebt, wordt het lastig. Een klein printplaatje biedt niet veel werkruimte. Maar je hebt mogelijk ook niet veel ruimte voor routing op het oppervlak. In dat geval heb je meer interne lagen nodig. Hierdoor komen de driftpunten dichter bij elkaar te liggen, wat routing moeilijker maakt. Het helpt je echter ook om de routingdichtheid op een kleiner printplaatje te verhogen. In dit geval moet je goed plannen. Alles bij elkaar houden is essentieel. Tijdens het ontwerpen wil je problemen voorkomen.
Aantal interfaces
U kunt ervoor kiezen om slechts één of twee interfaces per laag te routeren. Dit hangt af van de busbreedte en de afmetingen van de printplaat. Zoals bij zoveel DNN-toepassingen, helpt het enorm om signalen op dezelfde laag te houden. Dit zorgt voor een consistente impedantie over alle signalen. Dit is ook belangrijk om skew te verminderen . Skew kan timingproblemen in een ontwerp veroorzaken. Kies daarom voor minder interfaces per laag.
Lage snelheid en RF-signalen
Deze signalen kunnen oppervlaktelaagruimte innemen. Dit zou een beter gebruik van deze ruimte kunnen zijn voor hogesnelheidsbussen of voor belangrijke componenten. De toevoeging van deze signalen kan een extra interne laag vereisen. Natuurlijk kan het toevoegen van meer lagen de kosten en complexiteit van uw bord verhogen. Plan dus zorgvuldig. Bovendien zijn lagesnelheidssignalen ruisachtig. Met een bepaalde impact kan deze ruis de hogesnelheidsprestaties beïnvloeden. Daarom is het belangrijk om deze signalen goed te isoleren.
Machtsintegriteit
Het zorgt ervoor dat je circuits een stabiele stroomvoorziening krijgen. Elk spanningsniveau wordt gebruikt met grote voedings- en massavlakken. Plaats deze vlakken op lagen die dicht bij elkaar liggen. Dit verhoogt ook je capaciteit. Een stabiele stroomvoorziening wordt mogelijk gemaakt door een hoge capaciteit. Vergeet niet om ontkoppelingscondensatoren toe te voegen. Deze helpen de spanning te egaliseren.
PCB-materiaalopties
De meeste elektronische componenten gebruiken FR4 als materiaal voor hun printplaten. Dit materiaal is echter niet erg geschikt voor hoogfrequente signalen, met name microgolven . Er zijn materialen zoals PTFE, die wel geschikt zijn voor hoge frequenties, of Rogers- materialen. Hieronder wordt uitgelegd welk materiaal het meest geschikt is voor de verschillende categorieën.
Voor normale snelheid en verlies
Voor printplaten met normale snelheden is FR-4 het enige beschikbare materiaal. Dit is een veelgebruikt en gemakkelijk verkrijgbaar materiaal. Maar het is niet perfect. De diëlektrische constante verandert sterk met de frequentie. Het heeft ook meer verliezen. Daarom werkt het alleen goed voor toepassingen met een frequentie van slechts enkele GHz. Isola 370HR is een bekend voorbeeld van dit materiaal.
Voor gemiddelde snelheid, gemiddeld verlies
Ze leveren betere resultaten dan materialen voor normale snelheden. De diëlektrische constante van hun materiaal is vlakker over het hele frequentiebereik. Dat betekent minder variatie en zowel minder belasting als betere prestaties. Bovendien, omdat hun diëlektrisch verlies ongeveer de helft is van dat van materialen voor normale snelheden, wordt er minder vermogen gedissipeerd. Je kunt deze materialen gebruiken tot ongeveer 10 GHz voor signalen. Een goed voorbeeld is de Nelco N7000-2 HT.
Voor hoge snelheid, laag verlies
Dit zijn uitstekende materialen voor printplaten. De diëlektrische constante curve is vlak. Met andere woorden, de prestaties bij andere frequenties zullen verbeteren. Bovendien hebben ze een lage diëlektrische verliezen, wat een pluspunt is. Minder verliezen betekent minder ongewenste elektrische ruis. Daardoor blijven uw signalen helderder en sterker. Isola I-Speed is hiervan een goed voorbeeld.
Voor zeer hoge snelheid, zeer laag verlies
Voor deze toepassingen moeten speciale materialen worden gebruikt. RF- en microgolftoepassingen maken optimaal gebruik van deze materialen. Hun diëlektrische constante curve is het vlakst. Ze presteren goed over een breed frequentiebereik. Bovendien hebben ze het laagste diëlektrische verlies. Daardoor blijven uw signalen sterk en helder. Deze materialen kunnen worden gebruikt voor toepassingen tot 20 GHz. Isola Tachyon 100G is een voorbeeld van zo'n materiaal.
Aantal lagen en dikte
Bij het ontwerpen van een high speed PCB komen het aantal lagen en de dikte in gedachten. Je hebt genoeg lagen nodig voor al je digitale signalen. Een beetje wiskunde en wat ervaring helpen daarbij. BGA- of LGA-footprint-IC's kunnen echter grote IC's zijn die de grootte van het bord kunnen veranderen. Voor BGA-fanout kun je twee rijen signaallagen per rij plaatsen. Vergeet ook de stroom- en grondlagen niet. Het aantal lagen kan worden teruggebracht door microvias, omdat ze ruimte besparen. Ze zorgen ook voor meer routingdichtheid. Dit maakt je ontwerp ook efficiënter. Ze zijn kleiner voor microvias en verbeteren ook hun verwerkingskracht. Zonder die onderdelen zouden je apparaten veel lomper en minder innovatief zijn.
Uitdagingen bij het ontwerpen van hogesnelheids-PCB's
Traceringslengte afstemmen
Het aanpassen van de lengte van de sporen is nodig om signalen te synchroniseren. Als de lengte niet klopt, kan de interface uitvallen. Dit is vooral belangrijk bij hoge frequenties. Bij parallelle interfaces hoeft men alleen rekening te houden met de lengte van de sporen. De ruimte voor aanpassingen kan echter beperkt zijn. Bij seriële interfaces worden signalen gegroepeerd in differentiële paren. Hierdoor wordt afstemming complexer. Het ene signaal moet dicht bij het andere liggen. Met andere woorden, de lengteverschillen moeten binnen bepaalde grenzen blijven. De signaalkwaliteit kan worden beïnvloed door een verkeerde uitlijning. Houd bovendien rekening met vertragingen op CPU's of FPGA's.
Je moet letten op de single-ended en differentiële impedantie. Individuele sporen hebben een single-ended impedantie. Voor gekoppelde sporen geldt een differentiële impedantie. Standaard impedantiewaarden zijn gekoppeld aan elk type interface. Er zijn ook enkele minder gangbare impedantietypes. Differentiële impedantie is de helft van de oneven-modus impedantie. Als het signaal identiek is, spreken we van common-modus impedantie. De common-moduswaarde is de helft van de even-moduswaarde. Het is echter belangrijk om te weten dat deze waarden zeldzaam zijn, maar wel nuttig. Signaalreflecties kunnen ook het gevolg zijn van een verkeerde impedantie. Dit kan de signaalkwaliteit aantasten en ruis veroorzaken, vooral wanneer er hoge vermogens door deze apparaten lopen.
Spoorvorm en bochten
Meestal heb je nooit rechte sporen van bron naar ontvanger. Je moet de sporen vaak buigen. De hoekopties zijn het beste, afgerond. Problemen ontstaan door scherpe bochten. Het wordt tijd om geweldige sporen neer te leggen. Voor elk spoor kun je elk spoor meerdere keren tekenen. Gebruik geen bochten van 90 graden, ze veroorzaken problemen. Bochten veranderen de spoorbreedte. En dit kan de impedantie beïnvloeden, en dit kan resulteren in reflecties. Het verbetert de ontkoppelde lengte voor differentiële paren.
Beëindiging
Een specifieke methode is parallelle terminatie, waarbij een differentieel paar sporen tussen een weerstand wordt geplaatst. Deze weerstand moet zich aan het einde van de lijn bevinden, dicht bij de ontvanger. Dit vermindert signaalreflecties tijdens de correcte terminatie en verbetert de kwaliteit van de gegevensoverdracht. Voor differentiële paren moet de weerstandswaarde gelijk zijn. Een te lage weerstandswaarde kan leiden tot overterminatie van het signaal, wat de signaalkwaliteit negatief beïnvloedt. Sommige IC's hebben ingebouwde terminatieweerstanden . Als deze niet aanwezig zijn, zijn externe weerstanden niet nodig. Het gebruik ervan kan namelijk leiden tot overterminatie.
Aarding en via's
Het is doorgaans niet mogelijk om signalen op één enkele laag te traceren, dus zijn via's vaak nodig om sporen over verschillende printplaatlagen heen te verbinden . Dit kan echter een probleem vormen als de via's niet naast signaalvia's worden geplaatst, omdat de massa-referentie dan verstoord raakt. Bovendien kan een te groot aantal via's oververhitting veroorzaken door een hoge stroomdichtheid. Daarnaast is het belangrijk dat er voldoende ruimte tussen de via's is. Als via's echter niet correct zijn ontworpen, kunnen ze de signaalintegriteit aantasten door impedantieproblemen.
Componenten plaatsen
In een kleine ruimte is het lastig om gelijksoortige componenten te groeperen . Het is moeilijk om digitale en analoge componenten in aparte massa-aansluitingen te houden, en dit moet ook zo blijven. Het bemoeilijkt bovendien de plaatsing, omdat er voldoende ruimte moet zijn voor korte printsporen. Daarnaast moeten componenten uit de buurt van storingsbronnen, zoals stroomomvormers, worden gehouden. Verder is het plaatsen van snelle componenten te dicht bij de rand van de printplaat niet voldoende voor een goede signaalkwaliteit.
Plaatsing van grondpolygoon
Leid geen sporen over uitsparingen of splitsingen. Dit kan extra ruis en signaalvertragingen veroorzaken. Ook kunt u te maken krijgen met integriteitsproblemen en een slechte signaalkwaliteit. Gebruik voor alle sporen die polygoonsplitsingen kruisen keramische verbindingscondensatoren . Dit vermindert tevens de terugkoppeling op het signaal.
Crosstalk-beheer
Dit kan een probleem vormen bij het ontwerpen van snelle printplaten. Een signaal op een spoor beïnvloedt aangrenzende sporen. Dit gebeurt meestal wanneer de sporen over een lange afstand parallel lopen, vooral in bergachtige gebieden. Deze overspraak is erger naarmate het parallelle gedeelte langer is. Een manier om overspraak tegen te gaan , is door de afstand tussen de sporen minstens drie keer zo groot te maken als hun breedte. Voor differentiële paren geldt een afstand van vijf keer hun breedte. De afstand moet 8 tot 10 keer hun breedte zijn als het differentiële paar een kloksignaal verzendt. Houd asynchrone signalen uit de buurt van snelle sporen en besteed hier veel aandacht aan.
Richtlijnen voor het ontwerpen van hogesnelheids-PCB's voor het plaatsen van componenten
Bij het ontwerpen van snelle PCB's moet rekening worden gehouden met de beperkingen van standaardcomponenten en met richtlijnen voor hoe componenten het meest efficiënt in de PCB's kunnen worden geplaatst, zodat ze optimaal presteren en zo betrouwbaar mogelijk zijn.
Zorg voor duidelijke signaalretourpaden
Zoals u zich kunt voorstellen, is het belangrijk om vrije ruimte te hebben voor ground plane signaalretourpaden. Door signaaldegradatie te minimaliseren, helpt het ook om signalen efficiënt terug te laten keren naar hun bron, wat resulteert in een verbetering van de algehele signaalintegriteit.
Zorg voor voldoende kanaalafstand
Maak ruimte voor dichte data- en geheugenbussignalen om tenminste routing mogelijk te maken. Een goede scheiding helpt overspraak en interferentie te elimineren, wat nodig is om data met hoge snelheid te laten stromen.
Gescheiden analoge en digitale ruimtes
Analoge en digitale componenten moeten fysiek gescheiden worden om interferentie te voorkomen. De gecreëerde scheiding zorgt ervoor dat de digitale ruis over de gevoelige signalen geminimaliseerd wordt, wat resulteert in verbeterde prestaties van beide circuits.
Verkort hogesnelheidssignaalpaden en traceer impedantie
Plaats componenten strategisch zodat hogesnelheidssignaalpaden worden verkort. Korte paden helpen de spoorimpedantie te verminderen, wat de signaalkwaliteit verbetert en de gegevensoverdrachtssnelheden versnelt.
Volg de datasheets van de fabrikant
U raadpleegt altijd het datasheet van een fabrikant voor specifieke plaatsingsinstructies en richtlijnen. De inzichten en aanbevelingen in deze documenten hebben direct betrekking op de componenten die u gebruikt en zijn bedoeld om ze optimaal te laten presteren in uw ontwerp.
Richtlijnen voor het ontwerp van hogesnelheids-PCB's voor routering
Bij het ontwerpen van PCB's met hoge snelheid kan het routeren van een groot aantal routes naar een ontwerp de signaalintegriteit en prestaties aanzienlijk beïnvloeden als dit niet op de juiste manier wordt gedaan.
Volledig betrokken ontwerpregels
Het is belangrijk dat ontwerpregels en -beperkingen, zoals lijnlengtes, afstanden en differentiële paren, volledig worden geïmplementeerd.
Stel gebiedsregels en verboden zones vast
Stel dus alle benodigde gebiedsregels in en houd zones buiten die voldoen aan uw specifieke routeringsvereisten. Het vermijdt interferentie van de andere kant en verliest de verstorende signalen van de andere kant van het bord.
Geef prioriteit aan korte, directe routeringspaden
Probeer met uw routingpaden zo direct en kort mogelijk te werken. Signaalvertraging wordt verminderd en interferentie wordt geminimaliseerd, wat resulteert in verbeterde algehele signaalprestaties met hoge snelheid bij gebruik van korte paden.
Vermijd routering over lege ruimtes in het grondvlak
U mag geen sporen over gaten of breuken in het grondvlak laten lopen. Zulke problemen kunnen elektromagnetische interferentie (EMI) of impedantieverschillen genereren en de signaalkwaliteit verpesten.
Zorg voor extra ruimte
Geef de kloklijnen en differentiële paren extra speling van andere routing. De optimale scheidingslijn (gegeven door voldoende grote diëlektrische dikte tussen het signaal en de referentielaag) is 3 keer de diëlektrische dikte.
Toewijzen van hogesnelheidstransmissielijnen
Leid de aangewezen lagen via hogesnelheidstransmissielijnen en leid vervolgens hun retourpaden één laag op het aangrenzende referentievlak.
Minimaliseer laagwijzigingen
Vermijd het veranderen van lagen in hogesnelheidslijnen. Als lagen veranderen, voeg dan retourpad-via's toe om stroomlussen te minimaliseren en het retourstroompad zo direct mogelijk te houden.
Vermijd parallelle hogesnelheidslijnen
Als u hogesnelheidstransmissielijnen parallel aanlegt, kan er ongewenste overspraak tussen de lijnen ontstaan.
Voorkom overspraak langs de zijkant
Overspraak in de breedterichting tussen dubbele stripline-sporen is iets om rekening mee te houden, vooral wanneer de afstand tussen dubbele stripline-sporen kleiner is dan tussen sporen op dezelfde laag die naast elkaar lopen.
Gebruik bredere sporen
Dit zal ook de impedantie verminderen en helpen bij het verbeteren van de signaalkwaliteit. Maar zorg ervoor dat deze aanpak in orde is in uw ontwerpvereisten.
Minimaliseer via's
Om de inductantie te verlagen, binnen de beperkingen van de signaalintegriteit te blijven, gebruik je alleen het minimale aantal via's dat je kunt. Meestal zijn via's niet nodig, maar als dat wel zo is, kunnen blinde, begraven of microvia's worden gebruikt om signaalreflecties te verminderen.
Vermijd dichte clusters
Dichte clusters van ontsnappingsvia's kunnen het moeilijk maken om de retourpaden op het grondvlak vrij te maken, en moeten daarom met voorzichtigheid worden behandeld. Dit houdt de algehele signaalintegriteit schoon.
Veelgestelde vragen over Hoge snelheid PCB-ontwerp
Wanneer wordt een printplaatontwerp als 'high speed' beschouwd?
Een high-speed printplaat (PCB) heeft aansluitingen zoals HDMI , Ethernet en USB om snelle gegevensoverdracht mogelijk te maken. Een printplaat is ook high-speed als deze veel subcircuits bevat die via high-speed interfaces met elkaar verbonden zijn. De stijgtijd van de printsporen is dan minstens een derde van de stijgtijd van het signaal. Bovendien is een digitaal signaal high-speed als de frequentie 50 MHz of hoger is. Een printplaat die klein is en waarop geen componenten passen, is ook een high-speed ontwerp.
Waarom bypasscondensatoren aan de aarde toevoegen?
Ze vormen een pad voor common mode return stromen om terug te keren naar de bron. Helpt om de current loop efficiënt te voltooien. Dit is waar het nut van mid-point grounding van pas komt, omdat u de differentiële stroomstroom niet wilt verstoren. Sommige van deze stromen keren terug via strooicapaciteit. In differentiële systemen zijn de condensatoren zelfs vereist om strooistromen te elimineren.
Hoe weet u of u een ontwerp met hoge snelheid nodig hebt?
Om te bepalen of een ontwerp met hoge snelheid nodig is, moet je een aantal zaken controleren. Kijk of je printplaat interfaces met hoge snelheid heeft, zoals DDR of HDMI. Zo ja, dan moet je je aan bepaalde specifieke ontwerpregels houden. Vervolgens moet je de lengte van je printsporen vergelijken met de golflengte van het signaal. Als deze gelijk zijn, heb je hoogstwaarschijnlijk een ontwerp met hoge snelheid nodig. Tot slot, als je antennes en draadloze interfaces op je printplaat hebt, is het belangrijk om signalen met hoge snelheid te routeren.
Conclusie
De volgende belangrijke werkwijzen voor het ontwerpen van snelle printplaten werden behandeld in deze PCBTok- blog. Er werd aandacht besteed aan componentplaatsing, routingtips en duidelijke signaalpaden. Ook werden enkele veelvoorkomende uitdagingen besproken en suggesties gedaan om de prestaties en signaalintegriteit in snelle ontwerpen te verbeteren.
