PCBブログ - 高速PCBボードを設計するためにProtelソフトウェアを使う方法

皆の理解を深めるために PCBボード 設計ソフトウェア, 本稿では、高速設計方法について説明する PCBボードProtel回路設計ソフトウェアに基づくs. 回路設計ソフトウェアの重要性は回路を設計することである. 回路設計ソフトウェアなしで, 回路設計は非常に面倒になる. 本稿では、高速設計方法について説明する PCBボードProtel回路設計ソフトウェアに基づくs.

質問

高速回路設計において、回路基板上のインダクタンスおよびキャパシタンスは、伝送線路と同等の配線を行うことができる。終端コンポーネントの不適切な配置または高速信号の不正なルーティングは、伝送ライン効果で問題を引き起こす可能性があり、結果として、システムからの不正確なデータ出力、不適切な回路動作、あるいは全く動作しない。伝送線路モデルに基づいて，伝送路は信号反射，クロストーク，電磁干渉，電源，グラウンドノイズなどの悪影響を回路設計にもたらすと結論できる。確実に動作可能な高速PCBボードを設計するためには、レイアウト及び配線の間に発生する可能性のあるいくつかの信頼性のない問題を解決し、製品開発サイクルを短縮し、市場競争力を向上させるために、設計を十分慎重に考慮しなければならない。高速回路プリント基板設計を実現するために，protel設計ソフトウェアを使用する過程で注目される必要のあるレイアウトと配線のいくつかの関連原理を論じ，高速回路基板を改善するための実用的で高速な回路レイアウトと配線技術を提供する。設計の信頼性と妥当性その結果，設計は製品開発サイクルを短縮し，市場競争力を高めることが分かった。

高周波システムのレイアウト設計

回路のPCBボード設計において、レイアウトは重要なリンクである。レイアウト結果の品質は、配線の効果とシステムの信頼性に直接影響する。高周波pcbボードの複雑な環境は，それらが学んだ理論的知識を使用するのが困難な高周波システムのレイアウト設計を行う。これは、レイアウトの要員は、設計プロセスでの歩行を避けるために、高速PCBボード製造の豊富な経験を持っている必要があります。迂回して、回路作業の信頼性と有効性を改善してください。レイアウト工程では，機械構造，放熱，電磁干渉，将来の配線の利便性，美学に総合的な配慮をすべきである。まず、回路全体の機能をレイアウト前に分割し、高周波回路を低周波回路から分離し、アナログ回路をデジタル回路から分離する。長いワイヤに起因する伝送遅延を回避し、キャパシタの減結合効果を改善する。加えて、相互影響を減らすためにピンおよび回路構成要素および他のチューブの相対的なポジションおよびオリエンテーションに注意を払う。すべての高周波成分は、シャシーおよび他の金属プレートから離れて寄生結合を減らすために遠ざかっていなければならない。第2に、レイアウトの間のコンポーネント間の熱および電磁効果に注意を払わなければならない。これらの効果は、特に高周波システムにとって深刻であり、それらを遠ざけたり隔離したり、熱を放散したり、遮蔽したりするための措置を講じなければならない。ハイパワー整流器チューブと調整管はラジエーターを備えていて、変圧器から遠ざかるべきです。電解コンデンサのような耐熱性部品は、加熱コンポーネントから離れていなければならない。そうでなければ、電解質は乾燥され、結果として抵抗が増大し、性能が悪くなり、回路の安定性に影響する。ガード構造を配置し、様々な寄生結合の導入を防ぐために、レイアウトに十分なスペースがなければならない。プリント基板上のコイル間の電磁結合を防止するために、2つのコイルを結合係数を減少させるために直角に配置する必要がある。垂直プレートアイソレーションの方法も使用することができる。その部品のリードを直接回路にはんだ付けする。より短いリードは、より良い。隣接するはんだパッド間に分布容量及び分布インダクタンスが存在するので、コネクタ及び半田パッドを使用しない。水晶発振器、リン、アナログ電圧、および基準電圧信号跡のまわりで高い雑音成分を置いてください。全体的な美学、および合理的な回路基板の計画を考慮して、固有の品質と信頼性を確保しながら、コンポーネントは、基板表面に平行または垂直であるべきであり、メインボードエッジに平行または垂直である必要があります。基板表面上の成分の分布は可能な限り均一であり、密度は同じであるべきである。これは美しいだけでなく、インストールして、溶接して、大量生産を容易にするのも簡単です。

高周波の配線

高周波回路では、接続配線の抵抗、容量、インダクタンス、相互インダクタンスの分布パラメータは無視できない。アンチ干渉の観点から、合理的な配線は、回路のライン抵抗、分布キャパシタンスおよび浮遊インダクタンスを低減しようとすることである。結果として生じる迷磁場はある程度減少するので、回路のノイズに起因する分布容量、漏洩磁束、電磁相互インダクタンス、および他の干渉が抑制される。Protelのデザインツールのアプリケーションは中国ではかなり一般的です。しかし、多くの設計者は「スルーレート」に焦点を当てるだけであり、デバイス特性の変化に適応するためのprotel設計ツールに対する改善は、設計ツールリソースの無駄を深刻にするだけでなく、多くの新しいデバイスの優れた性能を発揮することを困難にする設計では使用されない。ProTEC 99 SEツールが提供できるいくつかの特別な関数を次に示します。

1）高周波回路装置のピン間のリードが少なくなるほど曲がっている。完全な直線を使用します。曲げが必要な場合には、45°程度の折返し線または円弧で曲げることができ、これは高周波信号の外部発光および相互結合を低減することができる。Protelでルーティングするときは、“デザイン”メニューの“ルール”で“ルーティングコーナー”で45度または丸みを選択します。また、シフト+スペースキーをすばやくライン間を切り替えるために使用することができます。

2）高周波回路装置のピン間のリードをより短くする。短い配線を満たすためにprotel 99の有効な手段は自動配線の前に個々の主要高速ネットワークの配線予約をすることである。“デザイン”メニュー“ルール”の“ルーティングトポロジー”で最短選択。

3）高周波回路装置のピン間のリード層間の交叉度は小さい。すなわち、コンポーネント接続プロセスで使用されるより少ないバイア、よりよい。一つのビアは、約0.5 pFの分散キャパシタンスをもたらすことができ、ビアの数を減らすことは、大幅に速度を上げることができる。

4）高周波回路配線においては，信号線の並列配線によるクロス干渉，クロストークに注目する。平行分布を避けることができないならば、「グランド」の大部分は干渉を大いに減らすために平行信号線の反対側に配置されることができます。同じ層の平行線はほとんど避けられないです、しかし、2つの隣接した層では、線の方向は互いに垂直にされなければなりません。「ルーチン」層の「デザイン」メニュー「規則」で、一番上の層のために水平を選んで、底層のために垂直を選んでください。加えて、「ポリゴルプレーン」機能は、「場所」、すなわち、ポリゴン格子銅箔面において、提供される。配置されていれば、プリント基板全体の片面として多角形を取り、この銅を塗布する。回路のGNDに接続されており、高周波干渉防止能力を向上させることができ、放熱性やプリント基板強度にも大きな利点がある。

5）接地線で囲まれる対策は特に重要な信号線やローカルユニットに対して行われる。「アウトライン選択されたオブジェクト」は「選択されたオブジェクト」において、提供される。

6）一般的に、回路の電源線と接地線は信号線よりも広く設定される。“デザイン”メニューの“クラス”を使用することができます電源ネットワークと信号ネットワークにネットワークを分類する。配線ルールの設定と組み合わせて容易に行うことができる。電力線と信号線の線幅スイッチング

7）あらゆる種類のトレースはループを形成できず，接地線は電流ループを形成できない。ループ回路が生成される場合、それはシステムに大きな干渉を引き起こす。この点において、配線中のループ、枝、又は木切り株の形成を効果的に回避できるデイジーチェーン配線法を用いることができるが、配線の容易さの問題も生じている。

8）各種チップのデータ及び設計に従って、電力線を通過する電流を推定し、所要線幅を求める。実験式によれば、W（線幅）Low−Countains L（mm／A）の次数i（a）が得られる。電流サイズに応じて、電力線の幅を大きくしてループ抵抗を小さくしようとする。同時に、電力線および接地線の方向は、データ伝送の方向と一致する。そして、それは反雑音能力を高めるのを助ける。必要に応じて、銅線巻線フェライトからなる高周波チョーク装置を電力線及び接地線に付加して高周波ノイズの導通を遮断することができる。

9）同一ネットワークの配線幅を同一にする。線幅の変化は、線の不均一な特性インピーダンスにつながる。伝送速度が高いときには、設計においてできるだけ避けるべき反射が生じる。同時に、平行線の線幅を大きくします。線路の中心距離が線幅の3倍を越えない場合は、相互干渉がなく70 %の電界を保つことができる。このように、並列線路に起因する分布容量および分布インダクタンスの影響を克服することができる。

電力線及び接地線の設計

電圧降下を解決するために電源高周波回路により導入されたノイズと線路インピーダンスについて、高周波回路における電源システムの信頼性を十分に考慮しなければならない. 一般的に、2つの解決策がある。一つは、配線用のパワーバス技術を使用することであるもう一つは、別の電源層を使用することである. 比較で, 後者の生産工程はより複雑でコストが高い. したがって, ネットワーク型パワーバス技術は配線に使用できる, 各コンポーネントが異なるループに属するように, そして、ネットワーク上の各々のバスの現在のバランスは、傾向がある傾向があります, 線インピーダンスによる電圧降下の低減. 高周波送信電力は比較的大きい, そして、多点接地のために近くの低抵抗グランドプレーンを見つけるために、銅の大面積は、使うことができます. 接地リードの誘導リアクタンスは周波数と長さに比例するので, 動作周波数が高いとき、共通接地インピーダンスは増加する, 電磁妨害 共通接地インピーダンスにより発生する。したがって、接地線の長さは、できるだけ短くする必要がある. 信号線の長さを最小にし、グランドループの面積を増加させる. つまたはいくつかの高周波デカップリングコンデンサは、集積チップの過渡電流のための近傍の高周波チャネルを提供するために、チップの電源および接地端子に設定される, 電流が大きなループ面積を有する電源ラインを通過しないようにする, これにより、放射ノイズを大幅に低減する. デカップルコンデンサとして良好な高周波信号を有するモノリシック容量性セラミックコンデンサを選択することが必要である. 回路充電用のエネルギー蓄積キャパシタとして電解コンデンサの代わりに大容量タンタルコンデンサまたはポリエステルコンデンサを使用する. 電解コンデンサの分布インダクタンスは大きいので, 高周波には効果がない. 電解コンデンサ使用時, 高周波数でキャパシタをデカップリングすることによってそれらをペアで使用する PCBボード 特徴.