Blog de PCB - Cómo diseñar PCB de alta velocidad con protel

Para seguir mejorando la comprensión PCB Board Software de diseño, Este artículo explicará cómo diseñar alta velocidad PCB BoardSoftware de diseño de circuitos basado en protel. La importancia del software de diseño de circuitos radica en el diseño de circuitos. No hay software de diseño de circuitos, El diseño de circuitos se volverá muy problemático. Este artículo explicará cómo diseñar alta velocidad PCB BoardSoftware de diseño de circuitos basado en protel.

1. Cuestiones

En el diseño de circuitos de alta velocidad, la Inductancia y la Capacitancia en el tablero de circuitos pueden hacer que el cable sea equivalente a la línea de transmisión. La colocación inadecuada de los componentes terminales o el enrutamiento erróneo de las señales de alta velocidad pueden dar lugar a problemas de efecto de línea de transmisión, lo que puede dar lugar a la salida incorrecta de los datos del sistema, el funcionamiento inadecuado del circuito o incluso la falta de funcionamiento en absoluto. Sobre la base del modelo de línea de transmisión, se llega a la conclusión de que la línea de transmisión tendrá efectos adversos en el diseño del Circuito, como la reflexión de la señal, la conversación cruzada, la interferencia electromagnética, la fuente de alimentación y el ruido de puesta a tierra. Con el fin de diseñar PCB de alta velocidad que puedan funcionar de manera fiable, el diseño debe ser considerado cuidadosamente para resolver algunos problemas poco fiables que pueden ocurrir en el proceso de diseño y cableado, acortar el ciclo de desarrollo del producto y mejorar la competitividad del mercado. En este trabajo se discuten algunos principios de diseño y cableado que requieren atención en el diseño de PCB de alta velocidad con software protel, y se proporcionan algunas técnicas prácticas y verificadas de diseño y cableado de circuitos de alta velocidad para mejorar PCB de alta velocidad. Fiabilidad y validez del diseño. Los resultados muestran que el diseño acorta el ciclo de desarrollo del producto y mejora la competitividad del mercado.

2. Diseño del sistema de alta frecuencia

En el diseño de PCB, la disposición es un paso importante. La calidad de los resultados de diseño afectará directamente al efecto de cableado y a la fiabilidad del sistema, lo que consume mucho tiempo y es difícil en todo el diseño de la placa de circuito impreso. El entorno complejo de la placa de PCB de alta frecuencia hace que el diseño de la disposición del sistema de alta frecuencia sea difícil de utilizar el conocimiento teórico que han aprendido. Esto requiere que el personal de diseño tenga una rica experiencia en la fabricación de PCB de alta velocidad para evitar caminar en el proceso de diseño. Y mejorar la fiabilidad y eficacia del circuito. En el proceso de diseño, se debe tener en cuenta la estructura mecánica, la disipación de calor, la interferencia electromagnética, la conveniencia y la estética del cableado futuro. En primer lugar, la función de todo el circuito se divide antes de la disposición, el circuito de alta frecuencia y el circuito de baja frecuencia se separan, y el circuito analógico y el circuito digital se separan. Evite el retraso de transmisión causado por el cable largo y mejore el efecto de desacoplamiento del condensador. Además, preste atención a la posición y dirección relativas de los pines y los conjuntos de circuitos y otros tubos para reducir la interacción. Todos los componentes de alta frecuencia deben mantenerse alejados del chasis y otras placas metálicas para reducir el acoplamiento parasitario. En segundo lugar, se debe prestar atención a los efectos térmicos y electromagnéticos entre los componentes. Estos efectos son especialmente graves para los sistemas de alta frecuencia y deben adoptarse medidas para mantenerlos alejados o aislados, disipando calor y protegiéndolos. Los tubos rectificadores y reguladores de alta potencia deben estar equipados con radiadores y alejados de los transformadores. Los condensadores electrolíticos y otros componentes resistentes al calor deben mantenerse alejados de los componentes de calefacción, de lo contrario, el electrolito se secará, lo que dará lugar a un aumento de la resistencia, un rendimiento deficiente y afectará a la estabilidad del circuito. Debe haber suficiente espacio en la disposición para organizar la estructura de protección y evitar la introducción de todo tipo de acoplamiento parasitario. Para evitar el acoplamiento electromagnético entre bobinas en una placa de circuito impreso, las bobinas deben colocarse en ángulos rectos para reducir el coeficiente de acoplamiento. También se puede utilizar un método de aislamiento de placas verticales. Los cables de sus componentes se soldan directamente en el circuito. Cuanto más corto sea el plomo, mejor. No utilice conectores y almohadillas porque hay Capacitancia distribuida e Inductancia distribuida entre almohadillas adyacentes. Evite colocar componentes de alto ruido alrededor de osciladores de cristal, Rin, trazas analógicas y de referencia. Al tiempo que se garantiza la calidad y fiabilidad inherentes, teniendo en cuenta la estética general y la planificación racional del tablero, los componentes deben ser paralelos o verticales a la superficie del tablero, paralelos o verticales al borde del tablero principal. La distribución de los componentes en la superficie de la placa de circuito debe ser lo más uniforme posible y la densidad debe ser la misma. Esto no sólo es hermoso, sino también fácil de instalar y soldar, fácil de producir en masa.

3. Cableado del sistema de alta frecuencia

En el circuito de alta frecuencia, los parámetros de distribución de la resistencia, Capacitancia, Inductancia y Inductancia mutua de la línea de conexión no pueden ser ignorados. Desde el punto de vista de la Anti - interferencia, el cableado razonable es minimizar la resistencia de la línea, la Capacitancia distribuida y la Inductancia perdida en el circuito. El campo magnético espurio resultante se reduce en cierta medida, por lo que se suprimen la Capacitancia distribuida, el flujo de fuga, la Inductancia mutua electromagnética y otras interferencias causadas por el ruido del circuito. Las herramientas de diseño protel se utilizan ampliamente en China. Sin embargo, muchos diseñadores sólo prestan atención a la "tasa de aprobación" y no utilizan la mejora de las herramientas de diseño protel para adaptarse a los cambios en las características de los equipos, lo que no sólo hace que los recursos de las herramientas de diseño se desperdicien seriamente, sino que también hace que el excelente rendimiento de Muchos nuevos equipos sea difícil de jugar. A continuación se describen algunas características especiales que la herramienta protel99 se puede proporcionar.

Los cables entre los pines de los dispositivos de circuito de alta frecuencia se doblarán lo menos posible. Use la línea completa. Cuando se requiere flexión, se puede utilizar una línea plegada de 45° o un arco circular para doblar, lo que puede reducir la transmisión externa y el acoplamiento mutuo de señales de alta frecuencia. Al enrutar con protel, seleccione 45 grados o filetes en las reglas del menú diseño. También puede utilizar la barra espaciadora shift + para cambiar rápidamente entre filas.

Cuanto más corto sea el plomo entre los pines de los dispositivos de circuito de alta frecuencia, mejor. Protel 99 es un método eficaz para satisfacer las necesidades de cableado corto, reservando el cableado para cada red de alta velocidad clave antes del cableado automático. Seleccione la ruta más corta en topología de enrutamiento en las reglas del menú diseño.

Cuanto menos alternancia entre las capas de plomo entre los pines de los dispositivos de circuito de alta frecuencia, mejor. Es decir, cuanto menos a través de agujeros se utiliza en la conexión de componentes, mejor. Un agujero a través puede traer una Capacitancia distribuida de 0,5 PF, y reducir el número de agujeros a través puede aumentar significativamente la velocidad.

Para el cableado de circuitos de alta frecuencia, preste atención a la "interferencia cruzada" o conversación cruzada introducida por el cableado paralelo de líneas de señal. Si no se puede evitar la distribución paralela, se puede colocar una gran área de "puesta a tierra" en el lado opuesto de la línea de señal paralela para reducir en gran medida la interferencia. Las líneas paralelas en la misma capa son casi inevitables, pero en las dos capas adyacentes las direcciones de las líneas deben ser perpendiculares entre sí, lo que no es difícil de lograr en protel, pero es fácil de ignorar. En las reglas del menú diseño de la capa de cableado, seleccione horizontal como la capa superior y vertical como la capa inferior. Además, la función "plano poligonal", es decir, la superficie de cobre de Malla poligonal, se proporciona en "posición". Si se coloca, el polígono se considerará una superficie de toda la placa de circuito impreso y se aplicará el cobre. Está conectado al gnd del Circuito, puede mejorar la capacidad de anti - interferencia de alta frecuencia, y tiene un gran beneficio para la disipación de calor y la resistencia de la placa de circuito impreso.

En el caso de las líneas de señal o unidades locales especialmente importantes, se adoptarán medidas para rodear las líneas de tierra. Los objetos de selección de contorno están disponibles en la herramienta para la selección automática de "tierra" de líneas de señal importantes, como los circuitos osciladores LT y X1.

En general, la línea de alimentación y la línea de tierra del circuito se establecen más anchos que la línea de señal. Puede utilizar la categoría en el menú diseño para dividir la red en red eléctrica y red de señales. Combinado con la configuración de las reglas de enrutamiento, se puede realizar fácilmente. Cambio de ancho de línea entre la línea de alimentación y la línea de señal.

Todo tipo de trazas no pueden formar un bucle, y el cable de tierra no puede formar un bucle de corriente. Si se produce un bucle, se producirá una gran interferencia en el sistema. En este sentido, se puede utilizar el método de enrutamiento de la cadena de crisantemo, que puede evitar eficazmente la formación de bucles, ramas o tocones en el proceso de enrutamiento, pero también trae problemas de enrutamiento difíciles.

De acuerdo con los datos y el diseño de varios chips, se estima la corriente a través del cable de alimentación y se determina la anchura del cable. De acuerdo con la Fórmula empírica, podemos obtener: W (ancho de línea) l (MM / a) I (a). De acuerdo con el tamaño de la corriente, trate de aumentar el ancho de la línea de alimentación para reducir la resistencia del bucle. Al mismo tiempo, la dirección del cable de alimentación y del cable de tierra es la misma que la dirección de transmisión de datos, lo que ayuda a mejorar la capacidad anti - ruido. Cuando sea necesario, se puede a ñadir un dispositivo de estrangulamiento de alta frecuencia hecho de ferrita enrollada por alambre de cobre al cable de alimentación y al cable de tierra para evitar la conducción de ruido de alta frecuencia.

El ancho de cableado de la misma red debe ser el mismo. La variación del ancho de línea dará lugar a la inhomogeneidad de la impedancia característica de la línea. La reflexión ocurre cuando la velocidad de transmisión es alta, lo que debe evitarse en el diseño. Al mismo tiempo, aumenta el ancho de línea de las líneas paralelas. Cuando la distancia central de la línea no es más de tres veces la anchura de la línea, se puede mantener el 70% del campo eléctrico sin interferencia mutua, que se llama el principio de 3W. De esta manera, se puede superar la influencia de la Capacitancia distribuida y la Inductancia distribuida causada por líneas paralelas.

4. Diseño del cable de alimentación y del cable de tierra

In order to solve the voltage drop caused by the Fuente de alimentación noise and line impedance introduced by the high-frequency circuit, Debe tenerse plenamente en cuenta la fiabilidad del sistema de alimentación de circuitos de alta frecuencia. Por lo general, hay dos soluciones: una es utilizar la tecnología Power bus para el cableado; Otra es utilizar una capa de alimentación separada. En comparación, Este último proceso de producción es más complejo y costoso. Por consiguiente,, La tecnología de bus de potencia de red se puede utilizar para el cableado, Por lo tanto, cada componente pertenece a un ciclo diferente, La corriente en cada bus de la Red tiende a equilibrarse, Reducir la caída de tensión causada por la Impedancia de la línea. La Potencia de transmisión de alta frecuencia es relativamente alta, Una gran área de cobre se puede utilizar para encontrar un plano de puesta a tierra de baja resistencia cerca, para la puesta a tierra multipunto. Porque la reactancia inducida del cable de tierra es proporcional a la frecuencia y longitud, Cuando la frecuencia de trabajo es alta, la Impedancia de puesta a tierra común aumentará, which will increase the Interferencia electromagnética generated by the common ground impedance, Por lo tanto, la longitud del cable de tierra debe ser lo más corta posible.. Minimizar la longitud de la línea de señal y aumentar el área del bucle de tierra. Uno o más condensadores de desacoplamiento de alta frecuencia se colocan en la fuente de alimentación y la terminal de puesta a tierra del chip para proporcionar un canal de alta frecuencia cercano para la corriente transitoria del chip integrado., Para que la corriente no pase a través de una línea de alimentación con una gran área de bucle, Por lo tanto, el ruido de radiación se reduce en gran medida.. Es necesario seleccionar un condensador cerámico monolítico con buena señal de alta frecuencia como condensador de desacoplamiento. Condensador de almacenamiento de energía que utiliza condensador de tantalio de gran capacidad o condensador de poliéster en lugar de Condensador electrolítico como carga de circuito. Debido a la gran Inductancia distribuida del Condensador electrolítico, No funciona con alta frecuencia. Cuando se utilizan condensadores electrolíticos, Utilizado en pares con condensadores de desacoplamiento, tiene un buen rendimiento de alta frecuencia PCB Board Características.