Leiterplattentechnisch - Best Practice Techniken für Hochgeschwindigkeitsführungen von Leiterplatten

Die Leiterplattendesign auch bei der Auslegung von Hochgeschwindigkeitsstrecken zusätzlichen Aufwand erfordern. Sensible Netzwerke müssen nach bestimmten Hochgeschwindigkeitsregeln und vielen anderen Hochgeschwindigkeitsdesignanforderungen geroutet werden, die befolgt werden müssen. Dazu gehört alles von der Organisation des Schaltplans bis zur Platzierung der Komponenten. Wir werden all dies untersuchen, wenn wir über Hochgeschwindigkeits-Routing-Technologie sprechen, um Ihnen zu helfen, die Ziellinie Ihres nächsten Rennens abzuschließen. PCB Design.

Überlegungen zur Hochgeschwindigkeitsdesign Leiterplattenlayout

Im Vergleich zu Standardplatinen erfordert die erfolgreiche Verdrahtung von Hochgeschwindigkeitsschaltungen mehr Vorbereitung. Beim Ausgleich der üblichen Fertigungs- und Montageanforderungen von Leiterplatten müssen Signalwege, kontrolliertes Impedanzrouting und EMI in Hochgeschwindigkeitsdesigns berücksichtigt werden. Es ist wichtig, mit der Vorbereitung zu beginnen, bevor das Layout überhaupt beginnt, um alle diese Anforderungen in Ordnung zu halten:

Schema: Um Ihre Hochgeschwindigkeitskabel zu unterstützen, können Sie als erstes mit einem sauberen Schaltplan beginnen. Im PCB-Layoutprozess sollte es einen einfach zu verfolgenden Hochgeschwindigkeits-Schaltungslogikfluss geben. Alle Anweisungen sollten auch dem Layout-Personal mitgeteilt werden, um Verwirrung in der Zukunft zu vermeiden.

Schichtstapeln: Hochgeschwindigkeitsverdrahtung erfordert normalerweise eine Stripline- oder Microstrip-Schichtkonfiguration. Dies bietet eine Abschirmschicht für empfindliches Leiterbahnrouting, die hilft, EMI-Probleme zu vermeiden und die Signalintegrität der Schaltung zu erhalten. Bevor Sie mit dem Layout beginnen, sollten Sie eine Vereinbarung mit Ihrem PCB-Vertragshersteller über das Stapeln treffen, um Ihnen ein funktionierendes Fundament zu bieten und die Herstellbarkeit der Leiterplatte sicherzustellen.

Entwurfsregeln: Zusätzlich zu den Standard-Leiterbahnbreiten- und Abstandsregeln wird es auch einen neuen Satz von Hochgeschwindigkeitsdesignregeln und -beschränkungen geben. Dazu gehören spezifische Netzwerktypen, Differentialpaare, Leiterbahnlänge und -topologie sowie impedanzgesteuerte Routingregeln. Es können auch spezifische Anforderungen für blinde und vergrabene Durchgänge, Mikrodurchgänge und andere Hochgeschwindigkeitsbeschränkungen gelten.

Sobald diese Elemente aus Ihrer To-Do-Liste ausgewählt sind, können Sie das PCB-Layout starten.

Layout und Routing Techniken für High-Speed PCB Design

Obwohl es viele High-Speed-Verdrahtungstechnologien zu diskutieren gibt, ist das erste Thema, das diskutiert wird, die Bauteilplatzierung. Eine gute Verdrahtung beginnt mit einem guten Bauteillayout, unabhängig davon, ob die Leiterplatte für hohe Geschwindigkeiten ausgelegt ist oder nicht.

Bauteilplatzierung

Verwenden Sie Standard-Methoden zur Platzierung von Komponenten, beginnend mit Anschlüssen und großen CPU- und Speichergeräten. Um den besten Signalpfad zu erhalten, während Teile weiterhin platziert werden, folgen Sie dem Logikfluss des Schaltplans. Viele der wichtigeren CPU- und Speichergeräte benötigen eine große Anzahl von Bypass-Kondensatoren. Stellen Sie also sicher, dass Sie sie sofort platzieren, sonst gibt es möglicherweise nicht genug Platz, um sie in Zukunft zu platzieren. Denken Sie beim Platzieren daran, Platz für Routing-Kanäle und Vias im gesamten Board-Stack zu reservieren. Denken Sie nicht nur an Hochgeschwindigkeitsanforderungen, sondern auch daran, dass Ihre Platzierung den DFM-Regeln (Design for Manufacturability) entsprechen muss, und berücksichtigen Sie die Wärmeableitungsanforderungen von wärmeerzeugenden Komponenten.

Fluchtweg

Jetzt sind Sie bereit zu routen, aber Sie müssen Fluchtwege für alle Feinabstellgeräte erstellen, bevor Sie die Spuren verlegen. Wenn Sie es mit einem großen Teil zu tun haben, wie z.B. einem BGA-Paket mit Hunderten oder Tausenden von Pins darin, können Sie auf jeden Pin für das Routing zugreifen. Diese Zugänglichkeit wird in der Regel durch eine diagonale Verlegung von der äußeren Stiftreihe zum Durchgangsloch erreicht.

Für die nächste Reihe von Stiften werden normalerweise sehr kurze Leiterbahnen verwendet, um die Durchgangslöcher zwischen den BGA-Pads zu verbinden, die Dog-bone Patterns genannt werden. Wenn die BGA-Pin-Pitch jedoch zu fein ist, müssen Sie möglicherweise Vias, Micro-Vias oder beides in der Pad-Technologie verwenden, aber Sie müssen zuerst die Genehmigung dieser PCB-Technologien vom Hersteller einholen. Ein nützlicher Tipp ist hier, dass Komponentenhersteller in der Regel empfohlene Verdrahtungsmuster für ihre Teile bereitstellen. Überprüfen Sie daher unbedingt dort, um Zeit zu sparen.

Route verfolgen

Nach Abschluss des Fluchtweges ist es Zeit, die restlichen Boards zu routen. Wenn Sie die Entwurfsregeln vollständig eingerichtet haben, können Sie automatische interaktive Routing-Tools oder Batch-Routing-Tools verwenden, um dieses Routing manuell abzuschließen. Unabhängig davon, welche Methode Sie verwenden, sollten folgende Punkte beachtet werden, um ein erfolgreiches Routing zu gewährleisten:

Hochgeschwindigkeitssignalwege müssen kurz gehalten und von Punkt zu Punkt geführt werden.

Sensible Spuren sollten auf der inneren Schicht zwischen den Referenzebenen in der Streifenkonfiguration verlegt werden.

Differenzpaare müssen paarweise verdrahtet werden. Nutzen Sie die Automatisierungsfunktionen Ihres Konstruktionssystems, um diese Spuren zu routen und sicherzustellen, dass die Paare nicht durch Vias oder andere Hindernisse unterbrochen werden.

Für Netzwerkgruppen, deren Längen alle übereinstimmen müssen, beginnen Sie mit der längsten Verbindung. Für die verbleibenden Netzwerke in der Gruppe wird jeder Trace eine Anpassungsfunktion hinzugefügt, die dem ersten Netzwerk entspricht, das auf dieselbe Länge geroutet wurde. Die Abstimmung erfolgt in der Regel durch Hinzufügen einer Wellenform oder Posaunentopologie zur Spur, um die Spur zu erweitern, und es wird normalerweise automatisch von einem CAD-Tool durchgeführt.

Führen Sie empfindliche digitale Leitungen nicht durch laute Netzteile oder analoge Bereiche von Schaltungen.

Leistung und Bodenebene

Der Entwurf eines sauberen Stromverteilungsnetzes (PDN) für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten ist entscheidend für den Gesamterfolg des Designs. Hochgeschwindigkeitskomponenten erzeugen aufgrund ihrer Schaltrate, die von Bypass-Kondensatoren gesteuert wird, mehr Rauschen auf der Leiterplatte. Es ist auch wichtig, daran zu denken, dass die Masseebene als Referenzebene für die Signalrückgabe verwendet wird. Achten Sie darauf, keine empfindlichen Leiterbahnen zu leiten, bei denen diese Signalrücklaufwege durch dichte Platzierungen, Leiterplattenschnitte oder geteilte Ebenen blockiert sind, da dies die Signalintegrität dieser Leiterbahnen verringert.

Wie Sie sehen können, ist Hochgeschwindigkeitsverkabelung mehr als nur das Verlegen einiger einzigartiger Spuren auf der Platine. Viele Aspekte des PCB-Layouts müssen durch Routing zum vollständigen Hochgeschwindigkeitsdesign vervollständigt werden. Wie wir am Anfang sagten, beginnt alles damit, die Platine korrekt mit Ihrem PCB-Vertragshersteller einzurichten, bevor das Layout beginnt.

Arbeiten Sie mit Ihrem PCB CM, um die beste Hochgeschwindigkeits-Routing-Technologie zu erhalten

Obwohl es in der Regel möglich ist, alte PCB-Designs funktionieren durch Umwandlung der Ebenenstapel in Layouts, Hochgeschwindigkeitsdesigns sollten mit klar konfigurierten Stapeln beginnen. Obwohl PCB-Designer sind normalerweise mit verschiedenen Leiterplattenschicht-Konfigurationen vertraut, Es gibt viele andere Variablen, die für die Hochgeschwindigkeitsdesign berücksichtigt werden müssen. Dazu gehören Leiterplattenmaterialien, Verdrahtung mit kontrollierter Impedanz, Ebenenpaare, and assembly Prozesses. Das Beste, was Sie tun können, ist, Ihren PCB-Vertragshersteller Erstens, um sicherzustellen, dass Sie die am besten optimierte Ebenenkonfiguration für Ihr Design verwenden.