Дизайн PCB - быстрое проектирование PCB: правильное выделение панели PCB

With the rapid development of digital systems, потери в линии электропередачи, до этого считалось несущественным, is now becoming the primary concern of PCB design. часовая частота была выше 1 ГГц, the influence of frequency-dependent transmission loss has actually occurred, особенно высокоскоростной интерфейс, время нарастания сигнала очень быстро, цифровые сигналы могут носить больше высокочастотной энергии, чем частота собственных повторений. These higher high-frequency energy components are used to construct ideal fast-converting digital signals. сегодня на высокоскоростной последовательной шине обычно сосредоточено много энергии на 5 - й гармонике тактовых частот.

There are many high-speed digital applications, скорость 10 Гбит/s or higher. Эти приложения используют основную частоту 5GHz и гармонику 15GHz, 25 GHz, сорт. In this frequency range, most common PCB materials have very significant differences in dielectric loss (Df), и приводит к серьезным проблемам целостности сигналов. This is one of the reasons why быстродействующая цифровая плата использовать специальные доски, специально предназначенные для применения в ВЧ. The formulation of these materials has a low loss factor and has minimal change over a wide frequency range. Эти панели раньше часто использовались для высокочастотных радиочастот, а теперь даже для 77 ГГц и выше. In addition to the improvement of dielectric loss factors, Эти доски также оснащены жестким управлением толщиной и Dk, кто лучше обеспечивает целостность сигнала.

на компьютерной выставке в Тайбэе в 2019 году амд выпустил процессор Ryzen Ryzen третьего поколения. В дополнение к характеристикам AMD 7, он также начал подавлять информацию. поддерживаемая им группа чипов X570 также ввела поддержку PCIe 4.0. Кроме того, началось внедрение на рынок PCIe 4.0 NVMe SSD, и ожидается, что через два года будет выпущено руководство PCIE 5.0.

PCIE 5.0 будет достигать тревожной скорости 32 гт / с, что приведет к увеличению потерь, связанных с частотой вставки. выбранный материал PCB будет оказывать огромное воздействие на потери при вставке в каждый регион.

если при проектировании PCB не учитывать влияние платы на высокоскоростные сигналы, старый водитель тоже перевернет машину!

при выборе PCB - панелей, it is necessary to strike a balance between meeting PCB design requirements, массовое производство, and cost. Короче говоря, design requirements include electrical and structural reliability. Usually the board problem is more important when designing very high-speed PCB boards (frequency greater than GHz). например, the commonly used FR-4 material has a large dielectric loss Df (Dielectricloss) at a frequency of several GHz, Это может не применяться.

скорость работы высокоскоростных цифровых схем является основным фактором при выборе PCB. Чем выше скорость цепи, тем меньше значение df выбранного PCB. плата с низким и средним потерями подходит к цифровым схемам 10гб / с; плата с меньшими потерями подходит к цифровым схемам 25Gb / s; плата с сверхнизкими потерями будет применяться к высокоскоростным цифровым схемам со скоростью 50 гб / с или выше.

из файла Df:

Df в диапазоне от 0,01 до 155х15х15х15х15х15х15х15х15х15х15х2х15х15х15х15х15х15х15х15х15х15х15х15х15х15

Df в диапазоне от 00005 до 1555½ включительно, с соответствующим потолком платы до 25Gb / S для цифровых схем;

The circuit board with Df not exceeding 0.0015 для 50Gb/S or even higher-speed digital circuits.

Что касается высокоскоростных PCB, то при проектировании необходимо принимать во внимание выбор материалов и их проектирование для обеспечения целостности сигнала, что требует сведения к минимуму потерь при передаче сигнала.

потери при передаче PCB состоят главным образом из диэлектрических потерь, потери проводников и радиационных потерь.

при передаче высокочастотных сигналов от привода к приемнику PCB вдоль длинной линии передачи, фактор потерь диэлектрика сильно влияет на сигнал. Larger dissipation factor means higher dielectric absorption. материал с большим коэффициентом потерь влияет на высокочастотный сигнал на длинной линии передачи. Dielectric absorption increases high-frequency attenuation.

наиболее часто используемым диэлектриком PCB является FR - 4, который использует эпоксидный слоистый стеклянный пресс для выполнения требований различных технологических условий. FR - 4, между 4.1 и 4.5. "GETEK" является еще одним материалом, который может использоваться для высокоскоростных схем. гетек состоит из эпоксидной смолы (полифениловый эфир), которая находится в диапазоне от 3,6 до 4,2.

потери проводника

поток заряда через материал может привести к потере энергии. The conductor loss of the outer microstrip line and the inner strip line can be subdivided into two parts: DC and AC loss. Здесь речь идет о электрическом токе постоянного тока, который меньше 1 МГц.. Although DC loss is generally not suitable for high-speed circuit design, the drop in resistance will encroach on the logic level and noise tolerance of multi-point systems (such as SODIMM DDR3/4 address and command control bus wiring). However, длина сигнального кабеля памяти в вагоне обычно меньше 3 дюймов. For this reason, этот вопрос не освещен.

Для типичной схемы шириной 5 мм, толщиной 1,4 мм (1oz медь), длиной 1 дюйм, когда используется постоянный источник питания, сигнальный путь сопротивления обычно составляет 0,1 ОМ / дюйм. удельное сопротивление меди и большинства других металлов остается постоянным до того, как частота приближается к 100 ггц. В любом случае, эффект кожи вызывает зависимость проводника от частоты.

Alternating current has resistive or inductive conductor loss due to its frequency dependence. низкая частота, some дизайнер PCB считать сопротивление и индуктивность одинаковыми, but as the frequency increases, распределение тока поперечного сечения на линиях передачи и опорной поверхности становится неоднородным и перемещается во внешний проводник. Due to the skin effect, вынужденный ток поступает на поверхность меди, which greatly increases the loss. перераспределение тока увеличивает сопротивление, снижает индуктивность катушки на единицу длины. при увеличении частоты выше 1ггц, the resistance continues to increase, индуктивность катушки достигает предельного значения, становится внешней индуктивностью. The higher the frequency, Чем выше тенденция течения тока на внешней поверхности проводника. The AC resistance will remain approximately equal to the DC resistance until the frequency rises to a certain point, То есть, when the skin depth is less than the thickness of the conductor.