PCB 기술 - 고속 PCB 설계의 중요성과 미래 비전

고속 pcb 설계란 무엇입니까?고속 설계는 특히 고속 디지털 신호를 사용하여 구성 요소 간에 데이터를 전송하는 시스템을 말합니다.고속 디지털 설계와 느린 디지털 프로토콜을 사용하는 간단한 회로 기판 사이의 경계는 모호하다.특정 시스템을 "고속" 으로 표현하는 데 사용되는 일반적인 메트릭은 시스템에 사용되는 디지털 신호의 가장자리 속도 (또는 상승 시간) 입니다.대부분의 디지털 설계에는 고속 (빠른 에지 속도) 과 저속 (느린 에지 속도) 디지털 프로토콜이 함께 사용됩니다.오늘날 임베디드 컴퓨팅 및 사물 인터넷 시대에 대부분의 고속 보드에는 무선 통신 및 네트워크를 위한 무선 주파수 프런트엔드가 있습니다.

고속 PCB 스태킹 및 임피던스 계획

고속 보드에 대해 생성한 PCB 스택은 임피던스와 케이블 연결의 난이도를 결정합니다.모든 PCB 스택에는 고속 신호, 전원 공급 장치 및 접지 평면 전용 레이어 세트가 포함됩니다.스택에 레이어를 지정할 때는 다음 사항을 고려해야 합니다.

보드 크기 및 네트워크 수: 보드가 얼마나 큰지, PCB 레이아웃에서 얼마나 많은 네트워크를 경로설정해야 하는지.물리적으로 큰 보드에는 여러 신호 레이어를 사용하지 않고도 전체 PCB 레이아웃에서 네트워크를 경로설정할 수 있는 공간이 충분할 수 있습니다.

배선 밀도: 네트워크 수가 많기 때문에 보드 크기가 작은 면적으로 제한되며 표면 레이어 주위의 배선 공간이 크지 않을 수 있습니다.따라서 정렬이 더 긴밀해지면 내부 신호 레이어가 더 필요합니다.작은 보드 크기를 사용하면 경로설정 밀도가 높아질 수 있습니다.

인터페이스 수: 때로는 버스 너비 (직렬 및 병렬) 및 보드 크기에 따라 계층당 하나 또는 두 개의 인터페이스만 연결하는 것이 좋습니다.고속 디지털 인터페이스의 경우 모든 신호를 같은 계층으로 유지하면 모든 신호가 일관된 임피던스와 기울기를 볼 수 있습니다.

저속 및 무선 신호: 디지털 설계에 저속 디지털 또는 무선 신호가 있습니까?이 경우 고속 버스나 어셈블리에 사용할 수 있는 레이어 공간이 차지하고 추가 내부 레이어가 필요할 수 있습니다.

전원 무결성: 전원 무결성의 초석 중 하나는 대형 집적회로에 필요한 각 전압 레벨에 대형 전원 평면과 접지층을 사용하는 것이다.이것들은 결합 제거 콘덴서의 안정적인 출력을 지원하기 위해 높은 평면 커패시터를 확보하는 데 도움이되는 인접 층에 배치되어야합니다.

고속 PCB 케이블 연결 설계 가이드

1. 베이스 및 정책 경로설정

경로설정 방법: 단면, 양면 및 다중 레이어 경로설정과 자동 및 대화식 경로설정을 포함합니다.대화식 경로설정은 중요한 부품보다 먼저 처리하여 평행 회선으로 인한 반사 간섭을 방지하는 엄격한 회선에 적용됩니다.

경로설정 최적화: 자동 경로설정의 효율성은 커브 수, 구멍 통과 수 등과 같은 양호한 레이아웃과 사전 설정 규칙에 따라 달라집니다. 먼저 빠른 짧은 연결선을 경로설정한 다음 경로를 전체적으로 최적화합니다.

2. 전원 및 접지 처리

디커플링 커패시터: 소음을 줄이기 위해 전원 공급 장치와 바닥 사이에 추가합니다.

선가중치 설계: 지선 > 전원 코드 > 신호선, 권장 신호선 너비 0.2-0.3mm, 전원 코드 너비 1.2-2.5mm.

대동층: 사용되지 않는 공간을 지선으로 사용하거나 여러 층판의 전원층과 접지층을 분리한다.

3. 디지털 및 아날로그 회로의 일반적인 접지 처리

격리: 디지털과 아날로그 회로의 내부 접지를 분리하고 보드 밖의 인터페이스에서만 약간 단락하여 간섭을 줄인다.

레이아웃: 고주파 신호는 민감한 아날로그 부품에서 멀리 떨어져 있어 신호 경로가 가장 짧고 입력과 출력선이 분리되어 있는지 확인합니다.

4. 신호선 및 도면층 선택

전원 공급 장치 (접지) 레이어 케이블 연결: 신호 레이어 리소스가 부족한 경우 전원 또는 접지층에 케이블을 연결하고 접지층의 무결성을 우선적으로 유지하는 것이 좋습니다.

5.대면적 컨덕터 연결

열 분리: 컴포넌트 다리와 넓은 면적의 구리 표면 연결은 십자형 용접판을 사용하여 허위 용접의 위험을 줄입니다.

6. 네트워크 시스템 및 그리드 설계

메쉬 밀도: 0.1인치 또는 그 정수 배의 설정을 기반으로 데이터 양과 경로설정의 균형을 맞추어 잘못된 경로를 방지합니다.

7. 설계 규칙 확인(DRC)

전체 검토: 와이어 간격, 전원 / 접지 폭, 중요 신호 처리, 독립적 인 접지, 합선 방지 등이 요구 사항에 부합하는지 확인합니다.

8. 특별 주의사항

고속 노드: 시계 경로설정은 지연을 고려하고 엔드 어플라이언스를 사용하여 SI를 최적화해야 합니다.

기술 선택: 운전 기술은 임무 요구와 일치해야 하며, 상승 시간과 소음 허용량을 고려해야 한다.

경로설정 전 시뮬레이션: 매개변수 범위를 결정하고 시뮬레이션 결과는 경로설정 구속조건을 안내합니다.

연결 후 시뮬레이션: SI 및 타이밍 문제를 확인하고 적절한 시기에 조정합니다.

모델 선택 및 향후 추세: 모델의 정확성을 강조하고 SI 설계를 단순화하기 위한 자동화 도구를 추구하며 새로운 기술에 집중합니다.

고속 PCB 케이블 연결 설계는 전력 및 접지 처리에서 디지털 및 아날로그 회로 격리, 케이블 연결 정책 선택에 이르기까지 모든 단계에서 엄격한 규칙과 CAD 도구의 지원을 따라야 하는 세심한 계획이 필요합니다.

지속적인 시뮬레이션 검증과 규칙 검사를 통해 최종 설계가 전기 성능 요구 사항뿐만 아니라 제조 용이성을 보장합니다.

조준 임피던스는 고속 PCB 설계의 중요한 요소이다. 전자 시스템의 복잡성이 증가함에 따라 임피던스 위해도 증가하고 있다. 엔지니어는 제품 임피던스 설계의 경쟁력을 확보하기 위해 일을 잘 해야 한다. 임피던스의 원천 중 하나는 조준이다. 어떻게 조준 임피던스 설계를 잘 하고 그 영향을 줄일 수 있는지 이야기하는 것이다.

일반적으로 흔히 볼 수 있는 조준 임피던스는 단일 50옴과 차분 100옴으로 나눌 수 있다. 물론 27옴, 33옴, 75옴, 120옴 (diff) 등 점점 더 많은 임피던스 유형도 나타나고 있지만 현재 50옴과 100옴을 위주로 하고 있다.

동일한 설계에 여러 개의 단선 임피던스와 차동 임피던스가 동시에 존재할 수 있으므로 정렬 너비가 달라야 합니다.

고속 PCB 설계는 신호 전송을 최적화하고 신호 무결성을 보장하는 것이 핵심 목표인 현대 전자 장비에서 중요한 역할을 합니다.기술의 부단한 진보에 따라 전자 시스템은 날로 복잡해지고 집적화되어 임피던스 설계를 더욱 중요하게 만들었다.엔지니어는 정확한 임피던스 제어에 집중하여 신호 지연, 왜곡 및 간섭을 최소화하고 제품 성능과 경쟁력을 확보해야 합니다.

정확한 pcb 스택, 전원 및 접지 처리, 신호선 레이아웃과 엄격한 설계 규칙 검사를 통해 고속 pcb의 전기 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.또한 시뮬레이션 검증 및 모델 선택은 최종 설계가 제조 요구 사항을 충족하도록 설계 과정에서 핵심적인 역할을 수행합니다.미래를 내다보면 자동화도구의 발전과 신기술의 출현에 따라 고속PCB설계는 더욱 높은 정밀도와 효률을 향해 매진하여 지능고성능전자제품의 길을 열어줄것이다.