PCB Tecnico - La progettazione di PCB ad alta velocità e ad alta densità affronta sfide

Man mano che le funzioni dei prodotti PCB diventano sempre più complesse, le prestazioni sono sempre più elevate, la densità dei circuiti stampati e la frequenza delle apparecchiature correlate continuano ad aumentare, gli ingegneri devono affrontare sempre più sfide nella progettazione PCB ad alta densità.

Oltre ai noti problemi di integrità del segnale (SI), il prossimo punto caldo nella tecnologia PCB ad alta velocità dovrebbe essere l'integrità dell'alimentazione (PI), EMC/EMI e l'analisi termica.

Inoltre, con la concorrenza sempre più feroce, i produttori di PCB stanno affrontando la pressione del tempo del prodotto. Come utilizzare strumenti EDA avanzati e metodi e processi di ottimizzazione per completare la progettazione con alta qualità ed efficienza è diventato il produttore di sistemi e ingegnere di progettazione devono affrontare la domanda giusta.

Hot spot: conversione dall'integrità del segnale all'integrità dell'alimentazione In termini di progettazione ad alta velocità, le persone considerano prima il problema dell'integrità del segnale. L'integrità del segnale si riferisce principalmente alla qualità del segnale trasmesso sulla linea del segnale. Quando il segnale nel circuito può raggiungere i pin del chip ricevente con la sequenza di tempo richiesta, la durata e l'ampiezza di tensione, il circuito ha una buona integrità del segnale. Quando il segnale non può rispondere normalmente o la qualità del segnale non può far funzionare il sistema stabile per lungo tempo, si verificheranno problemi di integrità del segnale.

L'integrità del segnale si riflette principalmente in ritardo, riflessione, crosstalk, temporizzazione, oscillazione, ecc. e molti altri. Si ritiene generalmente che quando il sistema funziona a 50MHz, si verificheranno problemi di integrità del segnale e man mano che la frequenza del sistema e dell'apparecchiatura continua ad aumentare, i problemi di integrità del segnale diventano sempre più evidenti.

I parametri della scheda di componenti e PCB, i componenti sul layout della scheda PCB, il cablaggio del segnale ad alta velocità e altri problemi possono causare problemi di integrità del segnale, con conseguente funzionamento instabile del sistema o addirittura il mancato funzionamento corretto. Dopo decenni di sviluppo della tecnologia di integrità del segnale, la sua teoria e metodi di analisi sono diventati più maturi. Per quanto riguarda i problemi di integrità del segnale, l'integrità del segnale non è un problema di una persona, coinvolge tutti gli aspetti della catena di progettazione, non solo gli ingegneri di progettazione del sistema, gli ingegneri hardware, gli ingegneri PCB e persino la produzione non possono essere ignorati.

Per risolvere il problema di integrità del segnale, è necessario utilizzare strumenti di simulazione avanzati. Power Integrity è una tecnologia relativamente nuova per quanto riguarda l'integrità del segnale ed è considerata una delle sfide più grandi nel design PCB ad alta velocità e ad alta densità di oggi. Integrità di potenza significa che nei sistemi ad alta velocità, il sistema di trasmissione di potenza (sistema di trasmissione di potenza PDS) ha caratteristiche di impedenza diverse a frequenze diverse, quindi la tensione tra il circuito stampato e gli strati sul PCB varia da circuito stampato a circuito stampato. Ciò porta a discontinuità di alimentazione, rumore dell'alimentazione elettrica, il chip non può funzionare normalmente e a causa delle radiazioni ad alta frequenza, i problemi di integrità dell'alimentazione porteranno anche problemi EMC / EMI.

In questo caso, il problema dell'integrità dell'alimentazione può essere risolto solo ottimizzando il design della spaziatura dello strato del circuito stampato, così come il layout PCB o altri metodi per ridurre l'alimentazione e il rumore del suolo (come l'abbinamento corretto per ridurre i problemi di riflessione). (Sistema di trasmissione di potenza), mentre sopprime EMC/EMI. Per quanto riguarda la relazione tra integrità del segnale e integrità di potenza, “integrità del segnale è un concetto nel dominio del tempo. Una migliore comprensione è che l'integrità del potere è un concetto nel dominio della frequenza. La difficoltà è maggiore di quella dell'integrità del segnale. L'integrità è simile a lì. "L'integrità della potenza richiede agli ingegneri di avere competenze più elevate ed è una nuova sfida per la progettazione ad alta velocità. Essa coinvolge non solo il livello della scheda, ma anche il livello del chip e del pacchetto. Si raccomanda che gli ingegneri impegnati nella progettazione di circuiti stampati ad alta velocità eseguano l'integrità della potenza sulla base della risoluzione dell'integrità del segnale.

La simulazione è un test di un prototipo virtuale, che prende in considerazione tutti gli aspetti del problema.

Poiché i progetti PCB diventano sempre più complessi, è impossibile per gli ingegneri implementare ogni soluzione e in questo momento possono essere giudicati solo utilizzando simulazioni avanzate piuttosto che esperimenti. Nell'attuale progettazione del sistema, oltre ad affrontare le sfide poste dai circuiti stampati ad alta velocità e ad alta densità, la rapida introduzione della pressione del prodotto rende anche la simulazione uno strumento indispensabile per la progettazione del sistema.