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什么是高速PCB設(shè)計(jì)？
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高速PCB設(shè)計(jì)的需求很大。因?yàn)閷?duì)于大多數(shù)電子設(shè)備，即使是非常簡(jiǎn)單的電子設(shè)備，它們都可以高速使用集成電路。設(shè)計(jì)高速PCB時(shí)，需要考慮一些因素和參數(shù)。此外，您會(huì)發(fā)現(xiàn)您已經(jīng)掌握了基本的PCB設(shè)計(jì)規(guī)則和方法。不用說(shuō)，它將對(duì)高速PCB設(shè)計(jì)中的PCB設(shè)計(jì)人員有很大的幫助。
什么是高速PCB設(shè)計(jì)？
高速PCB設(shè)計(jì)是指信號(hào)完整性開始受到PCB物理特性（例如布局，封裝，互連以及層堆疊等）影響的任何設(shè)計(jì)。此外，當(dāng)您開始設(shè)計(jì)電路板并遇到諸如延遲，串?dāng)_，反射或發(fā)射之類的麻煩時(shí)，您將進(jìn)入高速PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
由于對(duì)這些問(wèn)題的關(guān)注，高速設(shè)計(jì)是如此獨(dú)特。您可能習(xí)慣于設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的PCB，主要關(guān)注組件的放置和布線。但是，在使用高速設(shè)計(jì)時(shí)，更重要的是要考慮一些因素，例如它們與信號(hào)的距離，信號(hào)的寬度，放置的位置以及它們的種類。連接了。此外，考慮到這些因素，它將為您的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程帶來(lái)更高的水平。
高速PCB設(shè)計(jì)技巧
1. 知道可以提供更高選項(xiàng)的設(shè)計(jì)軟件
它需要很多復(fù)雜的功能，才能在CAD軟件中進(jìn)行高速設(shè)計(jì)。而且，可能沒(méi)有太多針對(duì)業(yè)余愛(ài)好者的程序，并且通常沒(méi)有基于Web套件的選項(xiàng)。因此，您需要對(duì)強(qiáng)大的CAD工具有更好的了解。
2. 高速布線
當(dāng)涉及到高速走線時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要了解基本走線的規(guī)則，包括不切斷接地層和保持走線較短。因此，請(qǐng)防止數(shù)字線路出現(xiàn)一定距離的串?dāng)_，并屏蔽所有干擾產(chǎn)生因素，以免損壞信號(hào)完整性。
3. 帶阻抗控制的走線
對(duì)于某些大約40-120歐姆的信號(hào)，它需要阻抗匹配。特征阻抗匹配的提示是天線和許多差分對(duì)。
設(shè)計(jì)人員必須了解如何計(jì)算必要的阻抗值的走線寬度和疊層，這一點(diǎn)很重要。如果阻抗值不正確，可能會(huì)對(duì)信號(hào)造成嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。
4. 長(zhǎng)度匹配跡線
高速存儲(chǔ)器總線和接口總線中有很多行。這些線路可以在很高的頻率下工作，因此至關(guān)重要的是，信號(hào)必須同時(shí)從發(fā)送端到接收端。而且，它需要一個(gè)稱為長(zhǎng)度匹配的功能。因此，最常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)定義了需要與長(zhǎng)度匹配的公差值。
5. 最小化回路面積
高速PCB設(shè)計(jì)人員需要了解一些技巧，高頻信號(hào)會(huì)導(dǎo)致EMI，EMC等問(wèn)題。因此，他們需要遵守基本規(guī)則，例如具有連續(xù)的接地層并通過(guò)優(yōu)化走線的電流返回路徑來(lái)減小環(huán)路面積，以及放入許多縫合過(guò)孔。
高速PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
PCB布局非常重要
不用說(shuō)，在高速電路中進(jìn)行有效的PCB制造對(duì)于最終結(jié)果很重要。但是， 此過(guò)程中首先沒(méi)有考慮 PCB布局。因此，它將對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生巨大影響，從而實(shí)現(xiàn)必要的功能并成功地進(jìn)行PCB制造，例如進(jìn)行更高規(guī)劃并遵守重要因素。此外，您需要在PCB布局之前處理一些問(wèn)題，例如制造設(shè)計(jì)（DFM）的實(shí)踐以及對(duì)高速PCB需求的額外考慮。
當(dāng)開始測(cè)試或用于PCB制造時(shí)，不良的布局會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題。更糟糕的是，由于需要評(píng)估PCB故障或性能問(wèn)題并重新組裝原型布局，因此將需要花費(fèi)更多的成本和時(shí)間進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或重新加工。
實(shí)際上，由于您需要滿足各種信號(hào)速度和其他設(shè)計(jì)的需求，因此高速PCB設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)人員有很多限制。因此，要實(shí)現(xiàn)如下所示的高速電路板設(shè)計(jì)，需要考慮一些因素：
原理圖注意事項(xiàng)：眾所周知，好的原理圖可以為PCB設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。因此，根據(jù)您是PCB設(shè)計(jì)人員還是電氣工程師，可以對(duì)原理圖進(jìn)行不同的處理。通常，它將原理圖視為可以連接至電路板的通信方式。但是原理圖可以對(duì)組織和展示您的高速設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大的影響。因此，在設(shè)計(jì)原理圖上有盡可能多的可用信息，例如走線長(zhǎng)度，必要的元件放置，PCB制造商的信息等等。
跡線長(zhǎng)度調(diào)整： 使用高速接口時(shí)，需要調(diào)整跡線的長(zhǎng)度以使信號(hào)傳輸與數(shù)據(jù)線同步。但是，該接口可能在最大頻率下失敗，或者由于未同步而根本無(wú)法工作。而且，接口的頻率越高，長(zhǎng)度匹配的要求就越高。因此，在并行接口的情況下，您只需要調(diào)整所有走線的長(zhǎng)度即可。重要的是要考慮調(diào)整這些走線的長(zhǎng)度，以在一組信號(hào)中獲得所需的長(zhǎng)度。
PCB的材料和對(duì)高速的堆疊要求： 這會(huì)對(duì)您的高速設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，例如層堆疊的結(jié)構(gòu)和PCB的材料。
高速放置策略： 由于更改焊盤尺寸和組件間隙可以極大限度地縮短高速連接長(zhǎng)度，因此它可以使用各種方法進(jìn)行高速設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化組件的放置，并改善組件的占位面積以實(shí)現(xiàn)高速。
差分對(duì)和走線長(zhǎng)度布線： 在高速設(shè)計(jì)中對(duì)差分對(duì)進(jìn)行布線非常重要，這樣才能使成對(duì)的信號(hào)同時(shí)形成。
串?dāng)_，阻抗控制和并行性注意事項(xiàng)： 在高速設(shè)計(jì)中，有很多因素會(huì)對(duì)您的設(shè)計(jì)產(chǎn)生不良影響。此外，還需要考慮一些技巧，例如如何極大程度地減少對(duì)設(shè)計(jì)的影響。
了解帶狀線和微帶線： 通常，對(duì)于高速設(shè)計(jì)，它需要采用多種方法來(lái)路由走線。如果要實(shí)現(xiàn)高速路由，要對(duì)帶狀線和微帶路由技術(shù)有更好的了解。
布線拓?fù)浜陀行Р季€實(shí)踐： 通常，如果要實(shí)現(xiàn)高速布線所需的電路路徑，則需要使用特定的形狀或拓?fù)洹８匾氖牵剿鞲鞣N使用走線長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)義符，返回路徑等進(jìn)行路由的方法非常好。
模擬器： 對(duì)于高速設(shè)計(jì)，無(wú)論在布局開始之前，之中還是之后，它都將從仿真中受益匪淺。因此，您應(yīng)該對(duì)PCB設(shè)計(jì)軟件有更好的了解，以學(xué)習(xí)用于模擬設(shè)計(jì)的提示和技巧。
如何知道您是否需要高速設(shè)計(jì)？
1. 板上有高速接口嗎？
找出是否需要遵守高速設(shè)計(jì)指南的一種快速方法是檢查您是否具有高速接口，例如DDR，PCI-e，甚至是視頻接口，例如DVI，HDMI等。
所有這些接口都需要遵循一些高速設(shè)計(jì)規(guī)則。此外，在文檔中提供每個(gè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確規(guī)格。
2. 跡線長(zhǎng)度與信號(hào)波長(zhǎng)的比率
通常，如果您的消息的波長(zhǎng)與走線長(zhǎng)度相同，則您的PCB肯定會(huì)需要高速設(shè)計(jì)。因?yàn)槟承?biāo)準(zhǔn)（例如DDR）要求走線的長(zhǎng)度與最小公差相匹配。
一個(gè)很好的粗略數(shù)字是，如果您的走線長(zhǎng)度和波長(zhǎng)可以控制在彼此的一個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi)。然后，您要檢查一下高速設(shè)計(jì)。
3. 帶無(wú)線接口的PCB
如您所知，每個(gè)PCB都有一個(gè)天線，無(wú)論通過(guò)連接器還是板上的東西，都需要設(shè)計(jì)高速信號(hào)。此外，車載天線還需要緊密的阻抗以匹配調(diào)諧長(zhǎng)度。
對(duì)于帶有SMA連接器或類似電路板的電路板，需要將其連接到具有特定阻抗值的連接器。
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