Leiterplattentechnisch - Faktoren, die beim Design von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten-Schaltungen zu berücksichtigen sind

Leiterplattenlayout is crucial

Efficient manufacturing of Leiterplatten(PCBs) used in high-speed circuits is critical to the end result. Allerdings, Leiterplattenlayout Design ist in diesem Prozess normalerweise kein aktiver Gedanke. Fortschrittliche Planung und Einhaltung wichtiger Faktoren werden erheblich dazu beitragen, ein Design bereitzustellen, das die erforderlichen Funktionen erreichen und die Leiterplatte erfolgreich herstellen kann. These manufacturing design (DFM) and additional consideration of high-speed circuit requirements need to be addressed in the early stages of circuit board layout design, eher als ein nachträglicher Gedanke.

Schlechtes Layout kann zu Leistungsproblemen führen, wenn die hergestellten Leiterplatten in Test- oder Produktionsanwendungen eingesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird das Redesign oder Nacharbeiten teurer und zeitaufwendiger, da Schaltungsausfälle oder Leistungsprobleme bewertet und das Prototypenlayout neu konfiguriert wird.

Vorsichtsmaßnahmen für PCB-Design Es gibt viele Faktoren, die zum Erfolg des PCB-Designs in Hochgeschwindigkeitsschaltungen beitragen:

Schematische Dokumentation – detaillierte Schaltpläne bilden die Grundlage für eine gute Layoutgestaltung. Probleme treten häufig an Fertigungsstellen im Zusammenhang mit dem physikalischen Layout der Leiterplatte auf. Durch die Bereitstellung des erwarteten Stromflusses der Schaltung kann ein klares schematisches Diagramm Zeit sparen, um das Problem zu lösen. Fügen Sie so viele Informationen wie möglich in den Entwurfsschema ein, einschließlich aller verfügbaren Details, wie Leiterbahnlänge, erforderliche Bauteilplatzierung, Leiterplattengehäuseinformationen usw.

Zusätzliche Augen – normalerweise sind der Schaltungsdesigner und Ingenieur nicht die gleiche Person für das Layout. In diesem Fall, es wird einen Mehrwert hinzufügen Leiterplattenlayout Techniker konsultieren erste Designer, um sicherzustellen, dass das Layout den spezifischen Standards des Designs entspricht. Die Zusammenarbeit in dieser Phase des Designs kann Zeit und Geld bei der Herstellung von Leiterplatten sparen, die wie geplant funktionieren und die erwarteten Ergebnisse und Leistungsniveaus erfüllen..

Komponentenposition – Es gibt einige wichtige Komponenten, die die Funktionen der Platine klar definieren müssen, wie z. B. die Schlüsselposition der Stromversorgung und die Ein-/Ausgangspunkte. Die Platzierung anderer Komponenten kann sich auch nachteilig auf die Gesamtleistung der Leiterplatte auswirken, einschließlich der Platzierung einer einzelnen Schaltung, so dass ihre physikalische Nähe die Funktion einer anderen Schaltung nicht beeinträchtigt.

Die Umgehung der Stromversorgung zur Minimierung von "Rauschen" ist besonders wichtig für Hochgeschwindigkeitsschaltungen. Gemeinsame Methoden wie Schiene-Boden oder Schiene-Schiene-Schiene können effektive Ergebnisse liefern.

Parasiten – Hochgeschwindigkeitsschaltungen werden in der Regel negativ durch unbeabsichtigte Streumkapazitäten beeinflusst, die Parasiten genannt werden. Das Verständnis der potenziellen Quelle dieser Induktivität und die Vermeidung dieser potenziellen Instabilität oder Oszillation in der Schaltung ist eine wichtige Überlegung beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design.

Andere Überlegungen bezüglich parasitärer Effekte betreffen das PCB-Design, einschließlich der Verwendung von Konfigurationsflächen und der Verpackung.

Verdrahtung/Abschirmung – Die Signale auf der Leiterplatte können sich gegenseitig stören, und bei Hochgeschwindigkeitsschaltungen werden negative Effekte wichtiger. PCB-Designer müssen entsprechend planen, wie die Leiterplatte solche Konflikte zwischen Signalpfaden durch mehrere Techniken vermeidet:

Halten Sie einen langen Parallelbetrieb auf der gleichen Leiterplatte, um das Auftreten von langen Leiterbahnen auf benachbarten Leiterplattenschichten zu reduzieren. Halten Sie den Abstand zwischen Signalspuren so weit wie möglich. Wenn eine einzelne Signalspur eine höhere Isolation erfordert, leiten Sie sie bitte nach Möglichkeit auf verschiedenen Ebenen weiter.

Materialien – Die in der Leiterplattenstruktur verwendeten Fertigungsmaterialien spielen eine wichtige Rolle bei der Reduzierung von Geräuschen und Signalübersprachen. Verschiedene Materialien haben unterschiedliche dielektrische Konstanten, und eine niedrigere Konstante bewirkt, dass sich das Signal mit einer höheren Geschwindigkeit ausbreitet.

Trace-Struktur – Die Verwendung von Microstrip-Linien oder Stripline-Trace-Layouts beeinflusst auch die Signalleistung. Die beigesteuerten Werte umfassen Spurbreite, Dicke und dielektrische Konstante des verwendeten Materials. Jeder dieser Werte beeinflusst den Endwiderstand, die Induktivität und die Kapazität der Leiterbahn und beeinflusst die Leistung des zugehörigen Signalpfads und die Eigenschaften der potenziellen Rauschentrennung.

Erfolgreiches Design Hochgeschwindigkeits-PCB

Das Befolgen von Best Practices und Richtlinien für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design kann Fehlerbehebung und Nacharbeit minimieren. Notieren Sie alle Designbeschränkungen, die von Leiterplattendesigningenieuren wiederverwendet werden, und aktualisieren Sie sie regelmäßig. Entwickeln Sie eine Entwurfshierarchie, die dem Designer die wichtigsten Überlegungen klar erklärt, sodass sie früh im Entwicklungsprozess zur zweiten Natur wird.