Top 3 PCB-routetechnieken voor hoge-snelheid signaalintegriteit

Printplaat (PCB) ontwerp is essentieel voor het werk van elektrotechnici en het is niet blijkbaar makkelijk om een perfecte PCB te ontwerpen. Een perfecte PCB voortvloeit niet alleen uit de rationaliteit van componentenselectie en -distributie, maar ook uit zijn hoge signaalgeleiding. In deze thesis zal de kennis over routingtechnieken bij PCB hoog-snelheid signaal schakelontwerp worden geïntroduceerd en weergegeven om enige hulp te bieden voor uw ingenieurswerk.

PCB-routing gebaseerd op meerlaagse bord

Bij het ontwerpen van PCB willen de meeste ingenieurs de hoog-snelheid routing voltooien door gebruik te maken van meerlaagse borden. Naast zijn rol als de kern van de PCB, is dit type meerlaagse bord ook in staat om de schakelingstoring te verminderen, wat een hoofdmethode is voor ingenieurs geconfronteerd met zo'n probleem. Bij het ontwerpen van de hoog-snelheid signaal schakeling op PCB gebaseerd op het gebruik van meerlaagse bord, moeten ingenieurs de bordgrootte verkleinen door rationeel het aantal lagen te bepalen, het middenlaag het beste te benutten voor afschermingsinstelling om de nabijheidsmassa te realiseren, wat allemaal effectief de parasitair inductantie kan verminderen, de signaaltransmissielengte verkleinen, de kruisstoring tussen signalen verminderen, enz. Al deze methoden zijn zeer gunstig voor de betrouwbaarheid van de hoog-snelheid signaal schakeling.

Naast de bovengenoemde methoden om de betrouwbaarheid van PCB-signaaltransmissie te vergroten met de hulp van meerlaagse borden, tonen sommige autoritatieve gegevens aan dat, wanneer hetzelfde materiaal gebruikt wordt, de ruis gegenereerd door een vierlaags bord 20dB lager is dan die door een tweelaags bord. Voor de aansluiting buiging, hoe minder de buiging voorkomt, hoe beter het is. Het is het beste om de hele lijn te gebruiken en wanneer buiging vereist is, kan een 45 graden lijn of een booglijn worden gebruikt, zodat de emissie naar buiten van hoog-snelheid signaal en wederzijdse koppeling worden verminderd, en zowel de straling als de reflectie worden verminderd.

De aansluiting pen tussen componenten in hoog-snelheid schakeling zo kort mogelijk maken

In het proces van PCB hoog-snelheid signaal schakelontwerp en routing, moeten ingenieurs de aansluiting pen tussen componenten in hoog-snelheid schakeling zo kort mogelijk maken. Omdat hoe langer de aansluiting is, hoe groter zowel de gedistribueerde inductantie als gedistribueerde condensator is, wat zal leiden tot reflectie en oscillatie in de hoog-snelheid schakeling.

Naast het verkorten van de aansluiting pen tussen componenten in hoog-snelheid schakeling, moet de aansluiting tussenlagen wisseling tussen aansluiting pen van componenten op elke hoog-snelheid schakeling worden verkort in het proces van PCB-routing, wat betekent dat de doorvoeringen in het proces van componentenverbinding zo min mogelijk moeten zijn. Over het algemeen kan een doorvoering ongeveer 0,5pF gedistribueerde capaciteit opleveren, wat duidelijk zal leiden tot de toename van schakelvertraging. Tegelijkertijd moet in het proces van hoog-snelheid schakelrouting, de kruisstoring geïnduceerd door signaallijn korte-afstand parallelle routing volledig in overweging genomen worden. Als de parallelle verdeling niet vermeden kan worden, kan een grootschalige massa aan de achterkant van de parallelle signaallijnen worden ingesteld om de storing te verminderen. In de aangrenzende twee lagen moet de routing-richting verticaal zijn.

Massa-omhulling op de met name belangrijke signaallijnen of lokale delen

In het proces van PCB-routingontwerp, wordt aan ingenieurs voorgesteld om massa-omhulling te gebruiken op de met name belangrijke signaallijnen of lokale delen. Routing wordt uitgevoerd naar minder vatbare signalen voor storing zoals kloksignaal en hoog-snelheid analoog signaal op het moment dat massa-draad voor bescherming aan periferie wordt toegevoegd, met de te beschermen signaallijnen in het midden. Dit is omdat alle typen signaalrouting geen lussen mogen vormen, noch de massadraad. Echter, als lus-routing schakeling ontstaat, zal grote storing in het systeem plaatsvinden. Het voordeel van routing met massadraad omhullende signaallijnen leidt tot de effectieve vermijding van lussen in het proces van routing. Het wordt voorgesteld dat één of enkele hoge-frequentie decoupling condensatoren in de buurt van elk geïntegreerd schakelingblok worden geplaatst. Wanneer analoog massadraad of digitale draad verbonden wordt met de gemeenschappelijke massadraad, moet hoge-frequentie dempingslink worden gebruikt. Sommige hoog-snelheid signaallijnen vereisen speciale behandeling. Bijvoorbeeld, differentieel signaal is vereist op dezelfde laag en zo dicht mogelijk bij parallelle routing. Geen signaal mag tussen differentieel signaallijnen worden ingevoegd en elk moet dezelfde lengte hebben.

Naast de bovenstaande methoden, moeten ingenieurs bij het ontwerpen van PCB-signaalrouting proberen te vermijden dat hoog-snelheid signaaldraad vertakking of stump vormt. Aangezien relatief grote elektromagnetische straling kan worden gegenereerd wanneer hoge-frequentie signaaldraden op de oppervlaktelaag worden geplaatst, moeten hoge-frequentie signaaldraden tussen voeding en massadraden worden geplaatst, zodat de gegenereerde straling op een hoog niveau zal worden verminderd vanwege de elektromagnetische absorptie van de voeding en de bodemlaag.

Natuurlijk komt in het praktische project theorie nooit voor praktijk. Ik wil graag een deel van mijn ervaring delen in termen van PCB-routingontwerp. Eerst, als u niet de enige routing-ontwerper van een PCB bent, reserveer dan voldoende tijd om het ontwerp van routers te controleren. Een kleine voorzorg is veel beter dan veel herstel. Het is een dom idee om te verwachten dat routers begrijpen wat u denkt. Uw advies en instructies zijn het belangrijkst in de primaire fase van routing-ontwerp. Hoe meer informatie u kunt verstrekken en hoe meer u betrokken raakt bij het ontwerp, hoe betere PCB's u zult verkrijgen. Hier is een goede methode: u kunt een voorlopig voltooiingspunt instellen voor de PCB-ontwerper zodat de routing-procedure strikt volgens uw stappen zal verlopen. Deze methode is als een gesloten lus in die de routing niet van de rails zal komen, zodat de mogelijkheid van herwerk tot het minimum kan worden verminderd.

Dan de instructies die u aan uw routing-ingenieurs moet verstrekken omvatten: de korte beschrijving van schakelfunctie; de PCB-schets met labels van in- en uitgangplaatsen; PCB-laaginformatie zoals de dikte, het aantal lagen, de gedetailleerde informatie van elk signaallaag en massaplaat; het type signaal dat elke laag vereist; de vereiste in termen van de plaats van belangrijke componenten; de specifieke plaatsen van bypass-componenten; het belang van geprinte lijnen; het belang van schakelingen die impedantie-controle geprinte lijnen vereisen; de schakelingen die de mapping-lengte vereisen; de componentengrootte; de geprinte lijnen, schakelingen of componenten die afstand of nabijheid vereisen; het type componenten dat op de boven- of onderkant geplaatst wordt.

Nuttige bronnen

• High-Speed Layout Tips
• High-Speed PCB Routing Techniques to Reduce the Influence of EMI
• Research on High-Speed PCB Design in Embedded Application System
• High-Speed PCB Design Challenges on Signal Integrity and Their Solutions
• Suppression Method of Signal Reflection in High-Speed PCB Layout
• Signal Integrity Analysis and PCB Design on High-Speed Digital-Analog Mixed Circuit
• Full Feature PCB Manufacturing Service from PCBCart - Multiple Value-added options
• Advanced PCB Assembly Service from PCBCart - Start from 1 piece