PCB Блог - Как использовать программное обеспечение Protel для проектирования высокоскоростных PCB - панелей

Чтобы продолжать улучшать понимание программного обеспечения для проектирования плат PCB, в этой статье будет показано, как проектировать высокоскоростные платы PCB на основе программного обеспечения для проектирования схем Protel. Смысл программного обеспечения для проектирования схем заключается в проектировании схем. Без программного обеспечения для проектирования схем проектирование схем станет очень проблематичным. В этой статье будет показано, как проектировать высокоскоростные PCB - платы на основе программного обеспечения для проектирования схем Protel.

1. Вопросы

При проектировании высокоскоростных схем индуктивность и емкость на платах могут сделать проводку эквивалентной линии передачи. Неправильное размещение концевых узлов или неправильная маршрутизация высокоскоростных сигналов могут привести к проблемам с эффектом линии передачи, что приводит к неправильному выходу данных из системы, неправильной работе схемы или даже вообще не работает. Основываясь на модели линии передачи, можно сделать вывод, что линия передачи может оказать негативное влияние на конструкцию схемы, такую как отражение сигнала, последовательные помехи, электромагнитные помехи, питание и шум заземления. Для разработки высокоскоростных ПХБ - панелей, способных надежно работать, необходимо тщательно продумать конструкцию, чтобы решить некоторые ненадежные проблемы, которые могут возникнуть в процессе макета и проводки, сократить цикл разработки продукта и повысить конкурентоспособность на рынке. Были обсуждены некоторые соответствующие принципы, на которые следует обратить внимание при проектировании высокоскоростных печатных плат с использованием программного обеспечения PROTEL, и были предложены практические и эффективные высокоскоростные схемы и кабельные технологии для улучшения высокоскоростных плат. Надежность и эффективность конструкции. Результаты показывают, что дизайн сокращает цикл разработки продукта и повышает конкурентоспособность на рынке.

2. Конструкция компоновки высокочастотных систем

При проектировании схемы PCB компоновка является важной частью. Плохие или плохие результаты будут напрямую влиять на эффективность проводки и надежность системы, что является трудоемким и трудным для всего дизайна печатных плат. Сложная среда высокочастотных PCB - панелей затрудняет использование теоретических знаний при проектировании компоновки высокочастотных систем. Требования к картографам должны иметь большой опыт изготовления высокоскоростных PCB - панелей, чтобы избежать ходьбы в процессе проектирования. Обход, повышение надежности и эффективности работы схемы. В процессе компоновки следует всесторонне учитывать механическую структуру, охлаждение, электромагнитные помехи, удобство и эстетику будущей проводки. Во - первых, перед компоновкой разделить функции всей схемы, отделить высокочастотную схему от низкочастотной схемы и отделить аналоговую схему от цифровой. Избегает задержки передачи, вызванной длинными проводами, и улучшает эффект развязки конденсатора. Кроме того, обратите внимание на относительное положение и направление выводов и элементов цепи, а также других труб, чтобы уменьшить взаимодействие. Все высокочастотные компоненты должны быть удалены от корпусов и других металлических пластин, чтобы уменьшить паразитную связь. Во - вторых, при компоновке следует обратить внимание на тепловые и электромагнитные эффекты между элементами. Эти последствия особенно серьезны для высокочастотных систем, и необходимо принять меры для их удаления или изоляции, охлаждения и защиты. Мощные выпрямительные и регулирующие трубы должны быть оснащены радиаторами и должны быть удалены от трансформаторов. Теплостойкие компоненты, такие как электролитические конденсаторы, должны быть удалены от нагревательных компонентов, иначе электролит высохнет, что приведет к увеличению сопротивления и ухудшению производительности, влияя на стабильность схемы. В макете должно быть достаточно места для размещения защитных конструкций и предотвращения введения различных паразитических связей. Чтобы предотвратить электромагнитную связь между катушками на печатной плате, две катушки должны быть размещены под прямым углом, чтобы уменьшить коэффициент связи. Также можно использовать вертикальную изоляцию. Для сварки на цепи непосредственно используются провода его элементов. Чем короче преимущество, тем лучше. Не используйте соединитель и сварочный диск, так как между соседними сварными дисками существует распределенная емкость и распределенная индуктивность. Избегайте размещения высокошумных компонентов вокруг кристаллических генераторов, RIN, аналоговых и эталонных сигнальных линий напряжения. Обеспечивая присущее качество и надежность, принимая во внимание общую красоту, разумно спланировать монтажную плату, компоненты должны быть параллельны или перпендикулярны поверхности платы, параллельно или перпендикулярно краю материнской платы. Распределение компонентов на поверхности пластины должно быть как можно более равномерным, а плотность должна быть одинаковой. Это не только красиво, но и легко установить и сварить, легко производить серийно.

3. Подключение ВЧ - систем

В высокочастотных схемах нельзя игнорировать параметры распределения сопротивления, емкости, индуктивности и взаимности соединительных проводов. С точки зрения защиты от помех, разумная проводка предназначена для минимизации линейного сопротивления, распределенной емкости и рассеянной индуктивности в цепи, Возникающее в результате рассеянное магнитное поле в определенной степени уменьшается, тем самым подавляя распределенную емкость, поток утечки, электромагнитный обмен и другие помехи, вызванные шумом схемы. Инструменты проектирования PROTEL широко используются в Китае. Тем не менее, многие дизайнеры сосредоточены только на « скорости прохода» и не используют усовершенствования, сделанные в инструментах проектирования PROTEL, чтобы адаптироваться к изменениям в характеристиках устройства, что не только приводит к серьезной потере ресурсов инструментов проектирования, но и затрудняет отличную производительность многих новых устройств. Ниже приведены некоторые специальные функции, которые может предложить инструмент PROTEL99 SE.

1) Чем меньше искривляется провод между выводами высокочастотных схем, тем лучше. Используйте полную прямую линию. Когда требуется изгиб, можно использовать ломаную линию или дугу на 45°, что уменьшает внешнюю эмиссию и взаимную связь высокочастотных сигналов. При проводке с помощью PROTEL выберите "45 градусов" или "круглый угол" в "Правилах" меню "Дизайн". Вы также можете быстро переключаться между строк с помощью клавиш shift + пробелов.

2) Чем короче провод между выводами высокочастотных схем, тем лучше. Эффективным способом для PROTEL 99 является резервирование проводов для отдельных критически важных высокоскоростных сетей перед автоматическим подключением. В меню "Дизайн" "Правила" "RouTing Topology" выберите самый короткий.

3) Чем меньше чередование между выводами высокочастотных схем, тем лучше. То есть, чем меньше перфорации используется во время соединения компонентов, тем лучше. Одна перфорация может принести распределенную емкость около 0,5 pF, а уменьшение количества перфораций может значительно увеличить скорость.

4) Для проводки высокочастотных схем обратите внимание на "перекрестные помехи" или последовательные помехи, вводимые параллельной проводкой сигнальных линий. Если нельзя избежать параллельного распределения, то можно расположить большую площадь "земли" напротив параллельной сигнальной линии, чтобы значительно уменьшить помехи. Параллельные линии в одном и том же слое почти неизбежны, но в двух соседних слоях направление линии должно быть перпендикулярно друг другу, что нетрудно достичь в PROTEL, но легко упускается из виду. В меню "Design" "Rules" в "RouTingLayers" выберите "Horizontal" в качестве верхнего уровня, а "Vertical" в качестве нижнего. Кроме того, функция « многоугольной плоскости» доступна в « местах», то есть на поверхности медной фольги многоугольной сетки. Если его поместить, многоугольник будет рассматриваться как поверхность всей печатной платы, и применяется эта медь. Он подключен к GND схемы и может улучшить высокочастотную антиинтерференционную способность, а также имеет большие преимущества для охлаждения и прочности печатной платы.

5) Для особо важных сигнальных линий или локальных ячеек должны быть приняты меры, окруженные наземными линиями. В "Инструментах" предусмотрены "контурные выбранные объекты", которые могут использоваться для автоматического "заземления" выбранных важных сигнальных линий (например, осцилляционных схем LT и X1).

6) Как правило, линии электропитания и наземные линии цепи устанавливаются шире линии сигнала. Вы можете разделить сеть на электрические сети и сигнальные сети, используя « категории» в меню « Дизайн». В сочетании с настройками правил проводки это может быть легко сделано. Ширина линий электропередач и сигнальных линий переключается.

7) Все виды следовых линий не могут образовывать контур, а наземные линии не могут образовывать электрические контуры. Если будет создано кольцо, это вызовет большие помехи для системы. В этой связи можно использовать метод проводки цепи хризантемы, который может эффективно избежать образования петли, ветвей или пней во время проводки, но также создает проблемы с нелегкой проводкой.

8) На основе данных и конструкций различных чипов оценивается ток, проходящий через линии электропитания, и определяется требуемая ширина провода. В соответствии с эмпирической формулой можно получить: W (ширина линии) L (mm / A) âI (A). В зависимости от размера тока максимизируйте ширину линии электропитания, чтобы уменьшить сопротивление контура. В то же время направление линии электропитания и наземной линии совпадает с направлением передачи данных, что помогает повысить устойчивость к шуму. При необходимости высокочастотный дроссель, изготовленный из проволоки, вращающейся вокруг феррита, может быть добавлен к линии электропитания и наземной линии, чтобы блокировать передачу высокочастотного шума.

9) Ширина проводки одной и той же сети должна быть одинаковой. Изменение ширины линии приведет к неравномерному характеристическому сопротивлению линии. При высоких скоростях передачи происходит рефлекс, который следует по возможности избегать при проектировании. При этом увеличивается ширина линии параллельной линии. Когда центральное расстояние линии не превышает 3 раз ширины линии, 70% электрического поля может быть сохранено без взаимных помех, что является принципом 3 Вт. Таким образом, можно преодолеть влияние распределенной емкости и распределенной индуктивности, вызванной параллельными линиями.

4. Конструкция линий электропередач и наземных линий

Для решения проблемы снижения напряжения, вызванного шумом питания, вводимым высокочастотными схемами, и сопротивлением линии, необходимо в полной мере учитывать надежность системы питания в высокочастотных схемах. Как правило, существует два решения: один - использовать технологию шины питания для проводки; Другой вариант - использование отдельного слоя питания. Напротив, последний имеет более сложный производственный процесс и более дорогостоящий. Таким образом, проводка может быть проведена с использованием технологии шины сетевого питания, так что каждый компонент принадлежит к другому контуру, а ток на каждой шине в сети выравнивается, уменьшая падение напряжения, вызванное сопротивлением линии. Высокочастотная передача энергии относительно велика, вы можете использовать большую площадь меди, чтобы найти плоскость заземления с низким сопротивлением поблизости для многоточечного заземления. Поскольку индуктивное сопротивление заземления пропорционально частоте и длине, общее сопротивление заземления увеличивается, когда рабочая частота высока, что увеличивает электромагнитные помехи, создаваемые общественным сопротивлением заземления, и поэтому требует как можно более короткой длины заземления. Минимизировать длину сигнальной линии и увеличить площадь контура заземления. Установите один или несколько высокочастотных развязывающих конденсаторов на источнике питания и заземлении чипа, чтобы обеспечить близлежащие высокочастотные каналы для переходного тока интегрированного чипа, так что ток не проходит через линию питания с большой площадью контура, что значительно снижает радиационный шум. В качестве развязывающего конденсатора необходимо выбрать монолитный конденсаторный керамический конденсатор с хорошим высокочастотным сигналом. Вместо электролитических конденсаторов используются танталовые или полиэфирные конденсаторы большой емкости в качестве накопителей энергии для зарядки цепей. Поскольку электролитические конденсаторы имеют большую распределенную индуктивность, они неэффективны для высоких частот. При использовании электролитических конденсаторов их следует использовать в паре с развязывающими конденсаторами с хорошими характеристиками высокочастотной пластины PCB.