Tecnología de PCB - Importancia y perspectivas futuras del diseño de PCB de alta velocidad

¿¿ qué es el diseño de PC de alta velocidad? El diseño de alta velocidad se refiere específicamente a los sistemas que utilizan señales digitales de alta velocidad para transmitir datos entre componentes. Los límites entre el diseño digital de alta velocidad y las placas de circuito simples que utilizan protocolos digitales más lentos son inútiles. La medida general utilizada para caracterizar un sistema específico como "de alta velocidad" es la velocidad de borde (o el tiempo de subida) de las señales digitales utilizadas en el sistema. La mayoría de los diseños digitales utilizan tanto protocolos digitales de alta velocidad (velocidad de borde rápido) como de baja velocidad (velocidad de borde lento). En la era actual de la computación integrada y el Internet de las cosas, la mayoría de las placas de alta velocidad tienen un Front - end de radiofrecuencia para comunicaciones y redes inalámbricas.

Planifique su apilamiento y resistencia de PCB de alta velocidad

La pila de PCB que cree para la placa de alta velocidad determinará la resistencia y la dificultad del cableado. Todas las pilas de PCB incluyen un conjunto de capas dedicadas a señales de alta velocidad, fuentes de alimentación y planos de tierra. Al asignar capas en la pila, hay que tener en cuenta los siguientes puntos:

Tamaño de la placa de circuito y número de redes: cuán grande es la placa de circuito, cuántas redes deben ser cableadas en el diseño de pcb. Las placas de circuito físicamente grandes pueden tener suficiente espacio para que pueda cableado la red a lo largo de todo el diseño del PCB sin tener que usar varias capas de señal.

Densidad de cableado: debido al gran número de redes, el tamaño de la placa de Circuito está limitado a un área pequeña, y el espacio de cableado alrededor de la capa superficial puede ser pequeño. Por lo tanto, cuando la alineación sea más estrecha, necesitará más capas de señal interna. El uso de un tamaño de placa más pequeño puede obligar a una mayor densidad de cableado.

Número de interfaces: a veces, dependiendo del ancho del bus (serie y paralelo) y el tamaño de la placa de circuito, conectar solo una o dos interfaces por capa es una buena Estrategia. Para las interfaces digitales de alta velocidad, mantener todas las señales en la misma capa garantiza que todas las señales puedan ver una resistencia y desviación consistentes.

¿Señales de baja velocidad y radiofrecuencia: ¿ habrá alguna señal digital de baja velocidad o radiofrecuencia en su diseño digital? Si es así, estos pueden ocupar el espacio superficial disponible para autobuses o componentes de alta velocidad y pueden requerir capas interiores adicionales.

Integridad de la fuente de alimentación: una de las piedras angulares de la integridad de la fuente de alimentación es el uso de grandes planos de alimentación y formaciones de tierra para cada nivel de voltaje necesario para los grandes circuitos integrados. Estos deben colocarse en capas adyacentes para ayudar a garantizar que haya un alto capacitor plano para soportar la Potencia estable del capacitor de desacoplamiento.

Guía de diseño de cableado de PCB de alta velocidad

1. fundamentos y estrategias de cableado

Métodos de cableado: incluye cableado único, doble y multicapa, así como cableado automático e interactivo. El cableado interactivo es adecuado para líneas exigentes, y el cableado automático se puede procesar antes de los componentes clave para evitar interferencias reflectantes causadas por líneas paralelas.

Optimización del cableado: la eficiencia del cableado automático depende de un buen diseño y de las reglas preestablecidas, como el número de curvas de alambre, el número de agujeros, etc. primero, realice un cableado rápido y corto, y luego optimice el camino globalmente.

2. suministro de energía y procesamiento de tierra

Condensadores de desacoplamiento: añadir entre la fuente de alimentación y el suelo para reducir el ruido.

Diseño de ancho de línea: línea de tierra > línea de alimentación > línea de señal, el ancho recomendado de la línea de señal es de 0,2 - 0,3 mm, y el ancho de la línea de alimentación es de 1,2 - 2,5 mm.

Gran capa de cobre: utilice el espacio no utilizado como suelo de tierra o separe la capa de alimentación y la formación de tierra en la placa multicapa.

3. procesamiento común a tierra de circuitos digitales y analógicos

Aislamiento: separe el suelo interno de los circuitos digitales y analógicos y solo cortocircuite ligeramente en la interfaz fuera de la placa para reducir la interferencia.

Diseño: la señal de alta frecuencia se aleja de los componentes analógicos sensibles, asegurando que la ruta de la señal es la más corta y que las líneas de entrada y salida están separadas.

4. selección de líneas de señal y capas

Cableado de la capa de fuente de alimentación (tierra): cuando los recursos de la capa de señal son escasos, considere el cableado en la fuente de alimentación o en la formación de tierra, dando prioridad a mantener la integridad de la formación de tierra.

5. conexión de alambre de gran área

Aislamiento térmico: las piernas de los componentes y las conexiones de grandes superficies de cobre utilizan almohadillas cruzadas para reducir el riesgo de soldadura virtual.

6. sistemas de red y diseño de red

Densidad de la cuadrícula: equilibrar la cantidad de datos y las rutas de cableado basadas en una configuración de 0,1 pulgadas o su múltiplo entero para evitar rutas inválidas.

7. inspección de las normas de diseño (drc)

Revisión exhaustiva: asegúrese de que el espaciamiento de la línea, el ancho de la fuente de alimentación / tierra, el procesamiento de señales clave, la puesta a tierra independiente, evitar cortocircuitos, etc. cumplan con los requisitos.

8. precauciones especiales

Nodos de alta velocidad: el cableado del reloj debe considerar retrasos y utilizar dispositivos terminales para optimizar Si.

Opciones técnicas: la tecnología de conducción debe coincidir con los requisitos de la misión, teniendo en cuenta el tiempo de subida y la tolerancia al ruido.

Simulación previa al cableado: determinar el rango de parámetros y los resultados de la simulación guían las restricciones de cableado.

Simulación después del cableado: comprobar los problemas de si y cronología y ajustarlos a tiempo.

Selección de modelos y tendencias futuras: enfatizar la precisión de los modelos, perseguir herramientas automatizadas para simplificar el diseño si y centrarse en nuevas tecnologías.

El diseño del cableado de PCB de alta velocidad requiere una planificación cuidadosa, desde el procesamiento de energía y tierra hasta el aislamiento de circuitos digitales y analógicos, pasando por la selección de estrategias de cableado, cada paso requiere seguir reglas estrictas y la asistencia de herramientas cad.

A través de la verificación continua de simulación y la inspección de reglas, se garantiza que el diseño final no solo cumpla con los requisitos de rendimiento eléctrico, sino que también tenga una buena manufacturabilidad.

La impendencia de alineación es un elemento importante en el diseño de PCB de alta velocidad. a medida que aumenta la complejidad de los sistemas electrónicos, los peligros de la impendencia también aumentan. los ingenieros deben hacer un buen trabajo para garantizar la competitividad del diseño de impendencia del producto. una de las fuentes de impendencia es la alineación, hablando de cómo hacer un Buen trabajo en el diseño de impendencia de alineación y reducir su impacto.

En general, las impedancias de alineación comunes se pueden dividir en 50 ohms de un solo extremo y 100 ohms de diferencia, y por supuesto, cada vez aparecen más tipos de impedancias, como 27 ohm, 33 ohm, 75 ohm, 120 Ohm (diff), pero actualmente predominan 50 Ohm y 100 ohm.

Puede haber múltiples impedancias de una sola línea y impedancias diferenciales simultáneas en el mismo diseño, lo que requiere el uso de diferentes anchos de alineación.

El diseño de PCB de alta velocidad juega un papel vital en los equipos electrónicos modernos, y su objetivo central es optimizar la transmisión de señal y garantizar la integridad de la señal. Con el progreso continuo de la tecnología, los sistemas electrónicos son cada vez más complejos e integrados, lo que hace que el diseño de resistencia sea más importante. Los ingenieros deben centrarse en el control de la resistencia de alineación para minimizar los retrasos, distorsiones e interferencias de la señal y garantizar el rendimiento y la competitividad del producto.

A través de la apilamiento precisa de pc, el procesamiento de energía y tierra, el diseño de la línea de señal y la inspección estricta de las reglas de diseño, se puede mejorar efectivamente el rendimiento eléctrico de los PC de alta velocidad. Además, la verificación de simulación y la selección del modelo jugarán un papel clave en el proceso de diseño para garantizar que el diseño final cumpla con los requisitos de fabricación. Mirando hacia el futuro, con el desarrollo de herramientas de automatización y la aparición de nuevas tecnologías, el diseño de PCB de alta velocidad avanzará hacia una mayor precisión y eficiencia, allanando el camino para productos electrónicos inteligentes de alto rendimiento.