Tecnología de PCB - Tecnología de mejores prácticas para el cableado de alta velocidad de placas de PCB

Al organizar circuitos de alta velocidad, el diseño de la placa de circuito también requiere esfuerzos adicionales. Las redes sensibles deben ser enrutadas de acuerdo con reglas específicas de alta velocidad y muchos otros requisitos de diseño de alta velocidad que deben seguirse. Esto incluye todo, desde la Organización del esquema hasta la colocación del componente. Estudiaremos todo esto al discutir la tecnología de cableado de alta velocidad para ayudarle a completar la línea de meta del próximo diseño de pcb.

Precauciones de diseño de alta velocidad antes del diseño de PCB

El cableado exitoso de circuitos de alta velocidad requiere más preparación que las placas de circuito utilizadas en las placas de circuito estándar. Al equilibrar los requisitos habituales de fabricación y montaje de las placas de circuito, la ruta de la señal, la ruta de resistencia controlada y el EMI deben tenerse en cuenta en el diseño de alta velocidad. Los preparativos deben comenzar antes de que comience el diseño para ordenar todas estas necesidades:

Diagrama esquemático: para ayudar a su cableado de alta velocidad, lo primero que puede hacer es comenzar con un diagrama esquemático limpio. En el proceso de diseño de pcb, debe haber un proceso lógico de circuito de alta velocidad que sea fácil de seguir. Cualquier instrucción también debe transmitirse al personal de diseño para evitar cualquier confusión en el futuro.

Apilamiento de capas: el cableado de alta velocidad generalmente requiere una configuración de línea de banda o capa de microstrip. Esto proporciona una capa de blindaje para el cableado de rastreo sensible, ayudando a prevenir problemas de EMI y mantener la integridad de la señal del circuito. Antes de comenzar el diseño, debe llegar a un acuerdo con el fabricante del contrato de PCB para apilar, proporcionarle una base de trabajo y garantizar la manufacturabilidad de la placa de circuito.

Reglas de diseño: además de las reglas estándar de ancho de pista y espaciamiento, habrá un nuevo conjunto de reglas y restricciones de diseño de alta velocidad. Estos incluirán tipos de red específicos, pares diferenciales, longitud y topología del rastro y reglas de enrutamiento controladas por resistencia. También pueden existir requisitos específicos para agujeros ciegos y enterrados, microporos y otras restricciones de alta velocidad.

Una vez seleccionados estos proyectos de la lista de tareas pendientes, puede comenzar el diseño de pcb.

Tecnología de diseño y cableado para el diseño de PCB de alta velocidad

Aunque hay muchas tecnologías de cableado de alta velocidad que discutir, el primer tema a discutir es la colocación de componentes. Un buen cableado comienza con un buen diseño de componentes, independientemente de si la placa de Circuito está diseñada para alta velocidad.

Colocación de piezas

Usando el método estándar de colocación de componentes, comience con conectores, CPU grandes y dispositivos de memoria. Para obtener la mejor ruta de señal mientras continúa colocando la pieza, siga el proceso lógico del diagrama esquemático. Muchos dispositivos de CPU y memoria más importantes requieren una gran cantidad de condensadores de derivación, por lo que asegúrese de colocarlos de inmediato, de lo contrario puede que no haya suficiente espacio para colocarlos en el futuro. Al colocarlo, recuerde reservar espacio para los canales de cableado y los agujeros a través de toda la pila de placas. Además de los requisitos de alta velocidad, recuerde que su colocación todavía debe cumplir con las reglas de diseño de manufacturabilidad (dfm) y considerar los requisitos de disipación de calor de los componentes de calefacción.

Ruta de escape

Ahora está listo para el cableado, pero antes de comenzar a colocar el rastreo, necesita crear una ruta de escape para todos los dispositivos de espaciamiento fino. Si estás procesando una pieza grande, como un paquete bga con cientos o miles de pines, puedes acceder a cada PIN para el cableado. Esta accesibilidad se logra generalmente a través de un cableado diagonal desde el pin externo hasta el agujero a través.

Para la siguiente fila de pines, generalmente se utilizan rastros muy cortos para conectarse a los agujeros a través entre las almohadillas bga, que se llaman patrones de huesos de perro. Sin embargo, si el espaciamiento de los pines bga es demasiado fino, es posible que necesite usar agujeros, microporos o ambos en la tecnología de almohadillas, pero primero debe obtener la aprobación del fabricante para estas tecnologías de pcb. Aquí hay un recordatorio útil de que los fabricantes de componentes suelen proporcionar el modo de cableado recomendado para sus componentes, por lo que asegúrese de revisarlo para ahorrar algo de tiempo.

Ruta de seguimiento

Después de completar la ruta de escape, es hora de establecer la ruta de las placas restantes. Si ya ha establecido completamente las reglas de diseño, puede completar manualmente este cableado utilizando la herramienta de cableado interactivo automático o la herramienta de cableado por lotes. Cualquiera que sea el método utilizado, se deben tener en cuenta los siguientes puntos para garantizar un cableado exitoso:

La ruta de la señal de alta velocidad debe mantenerse corta y ser enrutada de un punto a otro.

Los rastros sensibles deben colocarse en una capa interna entre los planos de referencia en la configuración de la línea de banda.

Los pares diferenciales deben conectarse en parejas. Utilice la función de automatización del sistema de diseño para encadenar estos rastros y asegúrese de que no sean interrumpidos por agujeros u otros obstáculos.

Para los grupos de red cuya longitud debe coincidir en su totalidad, comience con la conexión más larga. Para el resto de las redes del grupo, se añade la función de ajuste a cada rastro para que coincida con el enrutamiento a la primera red de la misma longitud. El ajuste se realiza generalmente agregando ondas o topologías largas al rastro para expandir el rastro, generalmente realizado automáticamente por herramientas cad.

No cruce líneas digitales sensibles a través de fuentes de alimentación ruidosas o áreas analógicas del circuito.

Plano de alimentación y puesta a tierra

Diseñar una red de distribución limpia (pdn) para PCB de alta velocidad es crucial para el éxito general del diseño. Los componentes de alta velocidad generan más ruido en la placa de circuito debido a su velocidad de conmutación, que es controlada por el condensadores de derivación. También es importante recordar que el plano horizontal se utilizará como plano de referencia para el retorno de la señal. Tenga cuidado de no cableado rastros sensibles cuando estas rutas de retorno de la señal están bloqueadas por agujeros densos, cortes de placas de circuito o planos divididos, ya que esto reduce la integridad de la señal de estos rastros.

Como puedes ver, el cableado de alta velocidad no es solo poner algunas huellas únicas en la placa de circuito. Muchos aspectos del diseño de PCB deben completarse a través del cableado para completar el diseño de alta velocidad. Como dijimos al principio, todo comenzó estableciendo correctamente la placa de circuito con su fabricante de contratos de PCB antes de que comenzara el diseño.

Trabajar con su PCB cm para obtener la mejor tecnología de cableado de alta velocidad

Aunque por lo general se puede hacer efectivo el antiguo diseño de PCB convirtiendo la pila de capas en un diseño, el diseño de alta velocidad debe comenzar con una pila claramente configurada. Aunque los diseñadores de PCB suelen estar familiarizados con diferentes configuraciones de capa de placa, el diseño de alta velocidad también requiere considerar muchas otras variables. Estos incluyen materiales de placa de circuito, cableado de resistencia de control, emparejamiento de capas y proceso de montaje. Lo mejor que puede hacer es consultar primero a su fabricante de contratos de PCB para asegurarse de que utiliza una configuración de capa optimizada en su diseño.