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什么是高速PCB设计?

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什么是高速PCB设计?


随着电子技术的发展,对高速PCB设计的需求很大。因为对于大多数电子设备,即使是非常简单的电子设备,它们都可以高速使用集成电路。设计高速PCB时,需要考虑一些因素和参数。此外,您会发现您已经掌握了基本的PCB设计规则和方法。不用说,它将对高速PCB设计中的PCB设计人员有很大的帮助。

什么是高速PCB设计?

高速PCB设计是指信号完整性开始受到PCB物理特性(例如布局,封装,互连以及层堆叠等)影响的任何设计。此外,当您开始设计电路板并遇到诸如延迟,串扰,反射或发射之类的麻烦时,您将进入高速PCB设计领域。

由于对这些问题的关注,高速设计是如此独特。您可能习惯于设计一个简单的PCB,主要关注组件的放置和布线。但是,在使用高速设计时,更重要的是要考虑一些因素,例如它们与信号的距离,信号的宽度,放置的位置以及它们的种类。连接了。此外,考虑到这些因素,它将为您的PCB设计过程带来更高的水平。 

什么是高速PCB设计 

 

 高速PCB设计技巧

1.  知道可以提供更高选项的设计软件

它需要很多复杂的功能,才能在CAD软件中进行高速设计。而且,可能没有太多针对业余爱好者的程序,并且通常没有基于Web套件的选项。因此,您需要对强大的CAD工具有更好的了解。

2.  高速布线

当涉及到高速走线时,设计人员需要了解基本走线的规则,包括不切断接地层和保持走线较短。因此,请防止数字线路出现一定距离的串扰,并屏蔽所有干扰产生因素,以免损坏信号完整性。 

3.  带阻抗控制的走线

对于某些大约40-120欧姆的信号,它需要阻抗匹配。特征阻抗匹配的提示是天线和许多差分对。

设计人员必须了解如何计算必要的阻抗值的走线宽度和叠层,这一点很重要。如果阻抗值不正确,可能会对信号造成严重影响,从而导致数据损坏。


4.  长度匹配迹线

高速存储器总线和接口总线中有很多行。这些线路可以在很高的频率下工作,因此至关重要的是,信号必须同时从发送端到接收端。而且,它需要一个称为长度匹配的功能。因此,最常见的标准定义了需要与长度匹配的公差值。

 

PCB电路板 

 

5.  最小化回路面积

高速PCB设计人员需要了解一些技巧,高频信号会导致EMIEMC等问题。因此,他们需要遵守基本规则,例如具有连续的接地层并通过优化走线的电流返回路径来减小环路面积,以及放入许多缝合过孔。

高速PCB设计注意事项

PCB布局非常重要

不用说,在高速电路中进行有效的PCB制造对于最终结果很重要。但是, 此过程中首先没有考虑  PCB布局。因此,它将对设计产生巨大影响,从而实现必要的功能并成功地进行PCB制造,例如进行更高规划并遵守重要因素。此外,您需要在PCB布局之前处理一些问题,例如制造设计(DFM)的实践以及对高速PCB需求的额外考虑。 

当开始测试或用于PCB制造时,不良的布局会导致性能问题。更糟糕的是,由于需要评估PCB故障或性能问题并重新组装原型布局,因此将需要花费更多的成本和时间进行重新设计或重新加工。

PCB设计注意事项

实际上,由于您需要满足各种信号速度和其他设计的需求,因此高速PCB设计对设计人员有很多限制。因此,要实现如下所示的高速电路板设计,需要考虑一些因素:

原理图注意事项:众所周知,好的原理图可以为PCB设计奠定良好的基础。因此,根据您是PCB设计人员还是电气工程师,可以对原理图进行不同的处理。通常,它将原理图视为可以连接至电路板的通信方式。但是原理图可以对组织和展示您的高速设计产生很大的影响。因此,在设计原理图上有尽可能多的可用信息,例如走线长度,必要的元件放置,PCB制造商的信息等等。

迹线长度调整: 使用高速接口时,需要调整迹线的长度以使信号传输与数据线同步。但是,该接口可能在最大频率下失败,或者由于未同步而根本无法工作。而且,接口的频率越高,长度匹配的要求就越高。因此,在并行接口的情况下,您只需要调整所有走线的长度即可。重要的是要考虑调整这些走线的长度,以在一组信号中获得所需的长度。 

PCB的材料和对高速的堆叠要求:  这会对您的高速设计产生影响,例如层堆叠的结构和PCB的材料。

高速放置策略:  由于更改焊盘尺寸和组件间隙可以极大限度地缩短高速连接长度,因此它可以使用各种方法进行高速设计来优化组件的放置,并改善组件的占位面积以实现高速。

差分对和走线长度布线: 在高速设计中对差分对进行布线非常重要,这样才能使成对的信号同时形成。

 

什么是高速PCB设计 

 

串扰,阻抗控制和并行性注意事项:  在高速设计中,有很多因素会对您的设计产生不良影响。此外,还需要考虑一些技巧,例如如何极大程度地减少对设计的影响。

了解带状线和微带线:  通常,对于高速设计,它需要采用多种方法来路由走线。如果要实现高速路由,要对带状线和微带路由技术有更好的了解。

布线拓扑和有效布线实践:  通常,如果要实现高速布线所需的电路路径,则需要使用特定的形状或拓扑。更重要的是,探索各种使用走线长度,转义符,返回路径等进行路由的方法非常好。

模拟器:  对于高速设计,无论在布局开始之前,之中还是之后,它都将从仿真中受益匪浅。因此,您应该对PCB设计软件有更好的了解,以学习用于模拟设计的提示和技巧。

如何知道您是否需要高速设计?

1.  板上有高速接口吗?

找出是否需要遵守高速设计指南的一种快速方法是检查您是否具有高速接口,例如DDRPCI-e,甚至是视频接口,例如DVIHDMI等。

所有这些接口都需要遵循一些高速设计规则。此外,在文档中提供每个数据的准确规格。

2.  迹线长度与信号波长的比率

通常,如果您的消息的波长与走线长度相同,则您的PCB肯定会需要高速设计。因为某些标准(例如DDR)要求走线的长度与最小公差相匹配。

一个很好的粗略数字是,如果您的走线长度和波长可以控制在彼此的一个数量级之内。然后,您要检查一下高速设计。

 

 高速PCB电路板

 

3.  带无线接口的PCB

如您所知,每个PCB都有一个天线,无论通过连接器还是板上的东西,都需要设计高速信号。此外,车载天线还需要紧密的阻抗以匹配调谐长度。

对于带有SMA连接器或类似电路板的电路板,需要将其连接到具有特定阻抗值的连接器。

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