Leiterplattentechnisch - High-Speed PCB Design Analyse

Hochgeschwindigkeits-PCB-Design-Analyse: Wie prüft man die Analog- und Signalintegrität?

Setzen Sie die Leiterplatte zusammen mit Hochgeschwindigkeitssignalen, einschließlich Design, Komponenten und Jonglieren von Hochgeschwindigkeitssignalen. Diese Hochgeschwindigkeitssignale schaffen Möglichkeiten für unnötige Übertragungsleitungen und verursachen schwere Schäden an der Leiterplatte. Die meisten Verwirrungen treten innerhalb des PCB-Layouts selbst auf.

Das Verständnis der durch das Layout verursachten Schäden kann eine Auflösung beim Verlegen der Leiterplatte erreichen. Erfahren Sie, ob die von Ihnen verwendete Layouttechnologie die beste Praxis für die Analyse der Signalintegrität im PCB-Design ist. Sie kann durch eine langwierige Bleistiftanalyse oder die Verwendung von Signalintegritätssimulationswerkzeugen entdeckt werden. Nach dem Lesen lasse ich Sie entscheiden, was Ihrer Meinung nach für Ihre Leiterplatte effektiver ist.

1. Unzureichende Werkzeuge zur Simulation der Signalintegrität

Mit Signalintegritätssimulationstools wird die Magie verwirrend. Der Impedanzrechner gab eine falsche Impedanzberechnung zurück. Die Berechnung widerspricht der in den PCB-Designregeln definierten Materialstapelung und Dielektrizitätskonstante. Der Simulator übernimmt den modellierten Rückweg, so dass, wenn es Diskontinuitäten in der Bodenebene gibt, diese nicht in die Berechnung einbezogen werden. Der 3D-Feldlöser gibt die berechnete Impedanz des Differenzpaares zurück, die sehr falsch ist.

Das Tool ist sehr einfach, unterstützt nicht die allgemeinen Optionen des PCB-Layouts, während die Designregeln im Auge behalten werden. Dazu gehören Regeln und Simulationen des starren Biegens. Seine Simulationsumgebung erzeugt unverständliche Wellenformen. Weitere Forschungen erfordern komplexe manuelle Befehle, um gängige Operationen auszuwerten. Dasselbe gilt für seinen 3D Field Solver. Da die Benutzeroberfläche keine Möglichkeit hat, lange elektrische Spuren zu analysieren, besteht kein Vertrauen in das Layout der Leiterplatte, um Hochgeschwindigkeitssignalintegrität zu erreichen.

2. Interpretation des Zeitintervalls der Ergebnisse

Verbringen Sie Stunden, um die Simulationswerkzeugergebnisse zu analysieren, um die blendenden Fehler zu analysieren. Die Navigation im Menü erfordert eine sorgfältige Arbeit. Die Zeit sinkt durch den Impedanzrechner und offenbart die Verwendung falscher Parameter zur Berechnung der Spurimpedanz. Nehmen Sie sich die Zeit, um festzustellen, dass die vom Simulator verwendeten Parameter nicht mit den Nettoregeln des PCB-Layouts übereinstimmen. Wer würde das erraten?

Wenn die inhärente Kapazität und dielektrische Konstante des planaren Materials nicht die richtigen Parameter haben, verringert die berechnete Impedanz tatsächlich die Reflexion und das Klingeln von Hochgeschwindigkeitssignalen.

Versteckte Umgebungsanomalien (wie fehlende Bohrdateien) führen dazu, dass der Simulator ausfällt. Angesichts der großen Anzahl an PCB-Editoren und Einstellungen, die zum Einrichten der Simulation erforderlich sind, können fehlende Bohrdateien zu Fehlern und Verwirrung im Einrichtungsprozess führen. Es wird eine Herausforderung und eine erneute Abfrage der Parameter verursachen, die im Editor und im Einstellungsmenü ausgewählt wurden.

Das Durchsuchen von Hilfeseiten und Anwendungsbeschreibungen kann zu mehr Zeitverschwendung bei der Analyse von Tools führen, die Hochgeschwindigkeitssignale simulieren, um die Signalintegrität zu gewährleisten. Schließlich zeigt die zur Veranschaulichung der Simulationsergebnisse erhaltene Wellenform oft Müll. Es ist frustrierend, wenn es keine elegante Benutzeroberfläche gibt, um leistungsstarke Tools zu verwenden, um sie korrekt auf meine Leiterplatte zu fahren. Am Ende des Tages kann Integrität immer noch bestritten werden.

3. Qualifizierte Werkzeuge zur Identifizierung und Behebung von Integrität

Wäre es nicht toll, wenn der Impedanzrechner im Tool die in den PCB-Designregeln festgelegten Materialparameter verwendet? Das Speichern von Werkzeugportinformationen in den allgemeinen Designregeln zur Berechnung der Impedanz stellt sicher, dass die Leiterplatte vom Hersteller zurückgegeben wird und das Schaltungsdesign mit den richtigen Komponenten und Layout ergänzt wird.

Verwenden Sie den Simulator, um die Parameter zu verwenden, um Vertrauen in die Ergebnisse der PCB-Designregeln zu gewinnen. In jenen Tagen, in denen Ingenieure und Layoutdesigner Probleme und Lösungen mit der Signalintegrität lösten, hilft das Erhalten der Simulationsergebnisse von Wellenformen, die während der Schaltplanerfassung und des Leiterplattenlayouts angezeigt werden, das Design konstruktiv zu verbessern. Es eliminiert das Rätselraten der Durchführung von Analysen und wendet Best Practices aus Bleistiftmeditation, Warten auf die Leiterplattenherstellung und dann Verifizierung der Signalintegrität an.

Verwenden Sie präzise Wellenformanalyse

Im PCB Layer Stack Manager gibt es einen Impedanzformeleditor. Der Layer Stack Manager ist in der PCB-Layoutumgebung über das Dropdown-Menü einfach zugänglich. Der Impedanzformeleditor enthält die richtigen Routing-Impedanzformeln für alle Topologien, einschließlich Embedded-, Dual-Link- und Differential-Netzwerk-Mikrostreifen zu Stripline. Die Standardformel für jede Topologie kann einfach im Editor aufgerufen werden. Dies ermöglicht den direkten Zugriff auf die Formeln jeder Topologie für einfache Modifikationen im Werkzeug. Alternativ können Sie, falls es bequemer ist, auch über den Abfrageassistenten auf die Impedanzformel zugreifen und diese bearbeiten.

4. Einfacher Zugriff auf den Impedanzformeleditor über den Layer Stack Manager

Sobald die Impedanz von Reflexionen und Klingeln in das PCB-Layout integriert wurde, kann der Signalintegritätssimulator eingestellt werden, um Hochgeschwindigkeitssignalverhalten zu analysieren. Der Simulator akzeptiert den vom Designer definierten Signalreiz. Der PCB-Designer umfasst auch die Parametereigenschaften von Hochgeschwindigkeitssignalnetzen, wie Überschuss- und Unterschwingwerte, Flugzeit und Netzbeschränkungen.

Der Simulator verwendet diese Werte, um die Ergebnisse im Wellenformanalysefenster anzuzeigen. Die resultierenden Wellenformen zeigen Probleme mit der Signalintegrität, wie Klingeln, Reflexionen, Übersprechen oder Spannungsabfälle auf Hochgeschwindigkeitsleitungen aufgrund des PCB-Layouts oder der diskreten Filtercharakteristik. PCB-Designer können die Impedanz anpassen, um maximale Signalintegrität zu erreichen und weiterhin Wellenformanalysen durchführen, bis das Design rauschfrei ist.