Leiterplattentechnisch - High-Speed Signal Board PCB Design

Im PCB-Design stehen das Layout und die Qualitätsanalyse von Hochgeschwindigkeits-Signalplatinen zweifellos im Mittelpunkt der Diskussion unter Ingenieuren. Gerade heutzutage haben Leiterplatten immer höhere Betriebsfrequenzen. Zum Beispiel ist es sehr üblich, dass Leiterplatten der allgemeinen digitalen Signalverarbeitung (DSP) Frequenzen zwischen 150-200MHz anwenden. Kein Wunder, dass das CPU-Board in praktischen Anwendungen über 500MHz erreicht. Das Design von Ghz-Schaltungen in der Kommunikationsindustrie ist sehr beliebt geworden. Das Design all dieser Leiterplatten wird oft durch Mehrschichtplattentechnologie realisiert. Im Mehrschichtplattendesign ist es unvermeidlich, die Designtechnologie der Leistungsschicht anzunehmen. Bei der Gestaltung der Leistungsschicht wird das Design jedoch aufgrund der gemischten Anwendung mehrerer Arten von Stromquellen sehr kompliziert. Was sind also die Probleme, die unter PCB-Ingenieuren bestehen? Wie definiert man die Anzahl der Leiterplattenschichten? Wie viele Schichten sind enthalten? Wie ordne ich den Inhalt jeder Ebene auf die vernünftigste Weise an? Wenn es mehrere Erdschichten geben sollte, wie man Signal- und Erdschichten abwechselnd anordnet usw.

Wie kann man eine Vielzahl von Netzteilblöcken entwerfen? Wie 3.3V, 2.5V, 5V, 12V und so weiter. Die vernünftige Aufteilung der Leistungsschicht und das gemeinsame Erdungsproblem sind ein sehr wichtiger Faktor für die Stabilität der Leiterplatte. Wie Entkopplungskondensatoren zu entwerfen? Die Verwendung von Entkopplungskondensatoren zur Eliminierung von Schaltrauschen ist eine gängige Methode, aber wie kann man seine Kapazität bestimmen? Wo ist der Kondensator platziert? Wann verwende ich welche Art von Kondensator und so weiter. Wie eliminiere ich Ground Bounce Noise? Wie beeinflusst Ground Bounce Noise nützliche Signale und stört sie? Wie kann Return Path Rauschen beseitigt werden? In vielen Fällen ist das unvernünftige Schaltungsdesign der Schlüssel zum Ausfall der Schaltung, und das Schaltungsdesign ist oft die Aufgabe, die Ingenieure hilflos finden.Wie kann man die Stromverteilung vernünftig entwerfen? Besonders das Design der Stromverteilung in der Bodenschicht ist sehr schwierig, und wenn der Gesamtstrom ungleichmäßig in der Leiterplatte verteilt ist, wird dies direkt und offensichtlich den instabilen Betrieb der Leiterplatte beeinflussen. Darüber hinaus gibt es einige allgemeine Signalprobleme wie Überschwingen, Unterschwingen, Klingeln (Oszillation), Zeitverzögerung, Impedanzanpassung, Glitches usw., aber diese Probleme sind untrennbar mit den oben genannten Problemen verbunden. Es gibt einen kausalen Zusammenhang zwischen ihnen. Im Allgemeinen sollte das Design einer hochwertigen Hochgeschwindigkeitssignalplatine in Bezug auf Signalintegrität (SI---Signal Integrity) und Leistungsintegrität (PI---Power Integrity) betrachtet werden. Obwohl sich das direktere Ergebnis in der Signalintegrität manifestiert, dürfen wir das Design der Leistungsintegrität in Bezug auf ihre Ursachen nicht vernachlässigen. Denn die Netzintegrität wirkt sich direkt auf die Signalintegrität der endgültigen Hochgeschwindigkeitssignalplatine aus. Es gibt ein sehr großes Missverständnis unter PCB-Ingenieuren, insbesondere diejenigen, die traditionelle EDA-Werkzeuge für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design verwendet haben. Viele Ingenieure haben uns gefragt: "Warum sind die vom SI-Signalintegritätstool des EDA analysierten Ergebnisse nicht mit den tatsächlichen Testergebnissen unserer Instrumente vereinbar und die Ergebnisse der Analyse oft ideal?" Tatsächlich ist diese Frage sehr einfach. Der Grund für dieses Problem ist: Einerseits hat das technische Personal des EDA-Herstellers es nicht klar erklärt; Andererseits ist es das Verständnis der Simulationsergebnisse des Leiterplattendesigners. Wir wissen, dass die am häufigsten verwendeten EDA-Tools auf dem chinesischen Markt SI (Signal Integrity) Analysetools sind. SI ist eine Analyse, die auf Verdrahtungs- und Gerätemodellen basiert, ohne den Einfluss der Stromversorgung zu berücksichtigen, und die meisten davon sogar analoge Geräte. Unabhängig davon (es wird als ideal angenommen) ist es denkbar, dass solche Analyseergebnisse und tatsächliche Ergebnisse fehlerhaft sein müssen. Denn in den meisten Fällen sind die Auswirkungen der Leistungsintegrität in Leiterplatten gravierender als SI.