Technologie PCB - L'importance et les perspectives d'avenir de la conception de PCB à grande vitesse

Qu'est - ce que la conception PCB haute vitesse? La conception à grande vitesse se réfère spécifiquement aux systèmes qui utilisent des signaux numériques à grande vitesse pour transmettre des données entre les composants. La frontière entre la conception numérique à grande vitesse et les cartes simples utilisant des protocoles numériques plus lents est floue. La mesure générale utilisée pour caractériser un système particulier comme « haute vitesse» est le taux de bord (ou temps de montée) des signaux numériques utilisés dans le système. La plupart des conceptions numériques utilisent à la fois des protocoles numériques haute vitesse (vitesse de pointe rapide) et basse vitesse (vitesse de pointe lente). Dans l'ère actuelle de l'informatique embarquée et de l'Internet des objets, la plupart des cartes haute vitesse ont une interface RF pour les communications et les réseaux sans fil.

Planifiez votre empilement et impédance PCB haute vitesse

L'empilement de PCB que vous créez pour les cartes haute vitesse déterminera l'impédance ainsi que la difficulté du câblage. Tous les empilements de PCB comprennent un ensemble de couches dédiées au signal haute vitesse, à l'alimentation et au plan de masse. Voici quelques points à considérer lors de l'allocation de couches dans la pile:

Taille de la carte et nombre de réseaux: Quelle est la taille de la carte et combien de réseaux doivent être câblés dans la disposition du PCB. Une carte plus grande physiquement peut avoir assez d'espace pour vous permettre de câbler votre réseau dans toute la disposition de votre PCB sans avoir à utiliser plusieurs couches de signal.

Densité de câblage: en raison du nombre élevé de réseaux, la taille de la carte est limitée à une petite surface et l'espace de câblage autour de la couche de surface peut être modeste. Ainsi, lorsque l'alignement est plus serré, vous aurez besoin de plus de couches de signal internes. L'utilisation d'une taille de carte plus petite peut forcer une densité de câblage plus élevée.

Nombre d'interfaces: parfois, il est une bonne stratégie de ne connecter qu'une ou deux interfaces par couche en fonction de la largeur du bus (en série ou en parallèle) et de la taille de la carte. Pour les interfaces numériques à haute vitesse, le maintien de tous les signaux dans la même couche garantit que tous les signaux voient une impédance et une polarisation cohérentes.

Signaux à basse vitesse et RF: y aura - t - il des signaux numériques ou RF à basse vitesse dans votre conception numérique? Si c'est le cas, ceux - ci peuvent occuper l'espace de surface disponible pour les bus ou les composants à grande vitesse et peuvent nécessiter des couches internes supplémentaires.

Intégrité de l'alimentation: l'une des pierres angulaires de l'intégrité de l'alimentation est l'utilisation de grands plans d'alimentation et de couches de terre pour chaque niveau de tension requis par les grands circuits intégrés. Ceux - ci devraient être placés sur des couches adjacentes pour aider à assurer qu'il y a une capacité plane élevée pour soutenir la puissance stable du condensateur de découplage.

Guide de conception de câblage PCB haute vitesse

1. Bases et stratégies de câblage

Méthodes de câblage: comprend le câblage simple, double face et multicouche, ainsi que le câblage automatique et interactif. Le câblage interactif est adapté aux lignes exigeantes et le câblage automatique peut être traité avant les composants clés pour éviter les interférences réfléchissantes causées par les lignes parallèles.

Optimisation du câblage: l'efficacité du câblage automatique dépend d'un bon agencement et de règles prédéfinies telles que le nombre de virages de ligne, le nombre de trous traversants, etc. tout d'abord, un câblage rapide et court du fil de connexion est effectué, puis le chemin est globalement optimisé.

2. Alimentation et traitement de la terre

Condensateur de découplage: ajouté entre l'alimentation et la masse pour réduire le bruit.

Conception de largeur de ligne: ligne de terre > ligne d'alimentation > ligne de signal, largeur de ligne de signal recommandée de 0,2 à 0,3 mm, largeur de ligne d'alimentation de 1,2 à 2,5 mm.

Grande couche de cuivre: utilisez l'espace inutilisé comme ligne de terre ou séparez la couche d'alimentation et la couche de terre dans une carte multicouche.

3. Traitement de mise à la terre commun des circuits numériques et analogiques

Isolation: séparez la masse interne des circuits numériques et analogiques et ne court - circuitez que légèrement les interfaces à l'extérieur de la carte pour réduire les interférences.

Disposition: les signaux à haute fréquence sont éloignés des éléments analogiques sensibles, assurant un chemin de signal le plus court et des lignes d'entrée et de sortie séparées.

4. Ligne de signal et sélection de couche

Câblage de la couche d'alimentation (terre): lorsque les ressources de la couche de signal sont tendues, envisagez de câbler la couche d'alimentation ou de mise à la terre, en accordant la priorité au maintien de l'intégrité de la couche de mise à la terre.

5. Connexion de fil de grande surface

Isolation thermique: les pattes d'élément et les connexions de surface en cuivre de grande surface utilisent des plots cruciformes pour réduire le risque de soudure par pointillés.

6. Système de réseau et conception de grille

Densité de la grille: Équilibrez le volume de données et les chemins de câblage pour éviter les chemins invalides en fonction de paramètres de 0,1 pouce ou d'un multiple entier de celui - ci.

7. Vérification des règles de conception (DRC)

Examen complet: Assurez - vous que l'espacement des lignes, la largeur d'alimentation / de mise à la terre, le traitement du signal critique, la mise à la terre indépendante, l'évitement des courts - circuits, etc. sont conformes.

8. Précautions particulières

Noeuds à grande vitesse: le câblage de l'horloge doit tenir compte de la latence et utiliser des dispositifs de terminaison pour optimiser le si.

Choix technique: les techniques de conduite doivent correspondre aux exigences de la Mission, en tenant compte du temps de montée et de la tolérance au bruit.

Simulation pré - câblage: détermine la plage de paramètres et les résultats de la simulation guident les contraintes de câblage.

Simulation après câblage: vérifiez les problèmes de si et de synchronisation, Ajustez - les à temps.

Sélection des modèles et tendances futures: accent mis sur la précision des modèles, poursuite des outils automatisés pour simplifier la conception si et mise sur les nouvelles technologies.

La conception de câblage PCB haute vitesse nécessite une planification minutieuse, du traitement de l'alimentation et de la mise à la terre à l'isolation des circuits numériques et analogiques, en passant par le choix de la stratégie de câblage, chaque étape nécessitant des règles strictes et l'assistance d'outils de Cao.

Grâce à la vérification continue de la simulation et à l'inspection des règles, il est garanti que la conception finale répond non seulement aux exigences de performance électrique, mais également à une bonne fabricabilité.

L'impédance d'alignement est un élément important de la conception de PCB à grande vitesse, avec l'augmentation de la complexité du système électronique, les risques d'impédance augmentent également, les ingénieurs doivent faire un bon travail pour assurer la compétitivité de la conception d'impédance du produit, et l'une des sources d'impédance est l'alignement, parler de la façon de bien aligner la conception d'impédance, réduire son impact.

D'une manière générale, les impédances d'alignement courantes peuvent être divisées en une seule extrémité de 50 ohms et une différence de 100 ohms, et bien sûr, de plus en plus de types d'impédances sont apparus, tels que 27 ohms, 33 ohms, 75 ohms, 120 ohms (diff), etc., mais sont actuellement dominés par 50 ohms et 100 ohms.

Plusieurs impédances monolignes et impédances différentielles peuvent être présentes simultanément dans une même conception, ce qui nécessite l'utilisation de largeurs d'alignement différentes.

La conception de circuits imprimés à haute vitesse joue un rôle essentiel dans l'électronique moderne, dont l'objectif principal est d'optimiser la transmission du signal et d'assurer son intégrité. Avec les progrès continus de la technologie, les systèmes électroniques sont de plus en plus complexes et intégrés, ce qui rend la conception d'impédance encore plus importante. Les ingénieurs doivent se concentrer sur le contrôle de l'impédance d'alignement afin de minimiser les retards, les distorsions et les interférences du signal et d'assurer la performance et la compétitivité du produit.

Les performances électriques des circuits imprimés haute vitesse peuvent être efficacement améliorées grâce à l'empilement précis de circuits imprimés, au traitement de l'alimentation et de la mise à la terre, à la disposition des lignes de signal et à l'inspection rigoureuse des règles de conception. En outre, la validation de la simulation et la sélection du modèle joueront un rôle clé dans le processus de conception pour garantir que la conception finale est conforme aux exigences de fabrication. À l'avenir, avec le développement d'outils automatisés et l'émergence de nouvelles technologies, la conception de circuits imprimés à grande vitesse évoluera vers une précision et une efficacité accrues, ouvrant la voie à une électronique intelligente et haute performance.