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Introduzione
La progettazione di PCB ad alta velocità è fondamentale nel mondo dell'elettronica per creare circuiti affidabili e ad alte prestazioni che mantengano l'integrità del segnale attraverso percorsi complicati. Esamineremo ed esploreremo i blocchi di base, i vincoli e gli approcci della progettazione di PCB ad alta velocità. Utilizzando le regole fondamentali di layout e i parametri dei componenti, otterremo l'efficienza ottimale del PCB.
Cos'è la progettazione PCB ad alta velocità?
Oggi la progettazione di PCB ad alta velocità sta diventando sempre più comune. I PCB sono in grado di gestire facilmente segnali ad alta frequenza grazie a queste caratteristiche. Li troviamo in computer , smartphone e router , e sono indispensabili per qualsiasi dispositivo che trasmetta dati ad alta velocità. Tuttavia, i PCB ad alta velocità richiedono una progettazione accurata per funzionare correttamente. Questi segnali sono ad alta velocità e possono causare interferenze elettromagnetiche (EMI) e perdite di segnale. Per questo motivo, il layout e il routing sono aspetti cruciali. Il flusso del segnale reagisce a ciascun componente. Con l'avvento del 5G , dell'intelligenza artificiale, dell'IoT e di altre tecnologie simili, questi PCB ad alta velocità dovranno tenere il passo.
Progettazione di layout PCB ad alta velocità
Schema
Per i percorsi di segnale ad alta velocità è necessaria un'attenta e precisa pianificazione del layout del PCB . Il primo passo da compiere è un diagramma schematico chiaro del PCB . Questo rappresenta il primo passo nella risoluzione di un problema di progettazione. La struttura del circuito è mostrata nel diagramma, rendendo tutto più facile da seguire e organizzato. La rete, o "linea", è ciò che collega le singole parti. È fondamentale realizzare queste reti in modo chiaro per garantire la precisione.
Librerie PCB
La progettazione del layout diventa più veloce e molto più semplice nelle librerie PCB. I footprint sono memorizzati per ogni componente del tuo circuito. I posizionamenti dei pad e le caratteristiche delle parti sono mostrati in ogni footprint. Tutti i footprint sono controllati per accuratezza dai bibliotecari. Ognuno di essi è verificato e affidabile.
Componenti
I componenti chiave come la memoria e i chip Ethernet sono il punto di partenza ideale. È importante seguire le linee guida del layout e del datasheet per mantenere il flusso del segnale pulito e semplice. Aggiungete poi componenti come oscillatori a cristallo , condensatori , resistori , ecc.
Resistori di terminazione
Su PCB ad alta velocità, è necessario posizionare resistori di terminazione anticipata. E questi resistori controllano il flusso del segnale, quindi inserirli per ultimi può essere un problema. Per terminare in parallelo, posizionare un resistore adiacente al pin del ricevitore. Stabilizza i segnali e riduce le riflessioni. Per terminare in serie, attaccare letteralmente il resistore subito dopo il pin del driver. Evita una lunghezza di stub extra e cancella i segnali.
Orientamento dei componenti
E naturalmente, assicurati di allineare le cose nello stesso modo di altri componenti simili. Principalmente ti consentirà di cablare facilmente le connessioni. Durante l'assemblaggio, rende anche più semplice la saldatura. I componenti si adattano meglio quando sono sullo stesso asse.
Posizionamento dei componenti SMT e THT
Tutti i componenti a montaggio superficiale (SMD) devono essere posizionati su un lato. Questo mantiene il layout pulito e semplice. Si consiglia di posizionare tutti i componenti a foro passante sul lato superiore. Con questa configurazione, si risparmia tempo e si evitano errori. Il progetto del PCB è più facile da gestire se il layout è chiaro.
Circuiti analogici e digitali
Per progettare al meglio il tuo PCB, separa i circuiti analogici e digitali interni . Ciò significa che i loro percorsi di massa non devono mescolarsi. Se ciò accade, i segnali potrebbero indebolirsi.
Isolamento del piano di massa
A rigor di termini, ciò è importante per un flusso di segnale pulito, poiché molti schemi di concatenazione dei campioni soffrono di aliasing o perdite dovute a salti di fase nei ritardi di campionamento. Per l'utilizzo al di fuori della scheda, vengono utilizzati connettori USB e RJ45. Il rumore viene evitato se la scheda è mantenuta separata dalla massa.
Soppressori di sovratensioni
Proteggi i tuoi circuiti utilizzando soppressori di sovratensione . Questi impediscono alle sovratensioni di causare danni. Posiziona i soppressori vicino ai connettori di segnale. In questo modo saranno pronti a funzionare e manterranno la loro efficacia. Non utilizzare via per il passaggio dei segnali dei soppressori. Infatti, l'induttanza nelle via può essere indesiderabile, in quanto può causare un degrado delle prestazioni.
Instradamento ad alta velocità
Le tracce di rame di un PCB vengono unite tramite il routing. Queste tracce sono definite per connettere i componenti, che a loro volta sono collegati in base alla netlist del circuito. Un buon routing è fondamentale per la buona riuscita di un circuito stampato. Influisce sul design e garantisce il corretto funzionamento dei segnali. Il routing dei PCB è reso più complesso dai segnali ad alta velocità. Segui le pratiche di routing per segnali ad alta velocità per facilitare il processo. Segui la guida qui sotto per ottenere un design ottimale. Una volta disposti i componenti, il design di base per il routing sarà semplice. Tuttavia, è bene tenere presente che il design potrebbe necessitare di modifiche.
Vie e microvie
Inoltre, è necessario considerare la lunghezza delle tracce e le dimensioni dei via . Anche le dimensioni e la profondità dei via sono importanti. Talvolta, via più piccoli possono offrire prestazioni migliori, riducendo la perdita di segnale e preservando l'integrità del circuito. Il posizionamento dei via è un aspetto da considerare in base alle dimensioni. I via vengono posizionati vicino ai pad, contribuendo a ridurre la capacità eccessiva, che potrebbe rappresentare un problema. Possono anche essere posizionati sopra o all'interno dei pad.
Foro passante
Sono molto importanti nella progettazione di PCB. La corrente passa attraverso un foro che collega uno strato all'altro. Esistono due tipi di fori passanti: PTH e NPTH. Il termine PTH si riferisce ai fori passanti placcati, ovvero quelli con una placcatura metallica interna, inseparabili dallo strato superiore e inferiore. I fori passanti non placcati, invece, si riferiscono ai fori passanti non placcati, privi di placcatura metallica.
Cieco
Questi fori consentono di collegare uno strato a un altro. Sfortunatamente, non attraversano l'intera scheda. È possibile utilizzare lo strato superiore e applicarlo a uno strato intermedio. Si può anche collegare lo strato inferiore a uno strato interno. Una volta realizzata la scheda, l'altra estremità del foro risulta nascosta. Per questo motivo vengono chiamati fori ciechi. Permettono di risparmiare spazio sul PCB. Utilizzare fori ciechi al posto di quelli normali consente di ottenere una maggiore compattezza.
Sepolto
Il PCB presenta dei fori passanti interni. Gli strati interni della scheda si connettono tramite questi fori. Non sono visibili dall'esterno. I fori passanti non raggiungono gli strati esterni. I fori passanti interrati contribuiscono a ridurre l'ingombro, lasciando più spazio per le tracce in superficie. Secondo gli standard IPC, i fori passanti devono essere di piccole dimensioni, con un diametro massimo di 6 mil (circa 16 millimetri). Queste dimensioni consentono alla scheda di rimanere integra.
Microvie
Si tratta di fori davvero minuscoli nei PCB. Vengono creati tramite laser durante la produzione. I fori passanti (via) tradizionali hanno diametri molto maggiori rispetto ai microfori. I PCB ad alta densità di interconnessione (HDI) utilizzano quasi sempre questi fori. Solitamente, i microfori hanno uno spessore di due strati o inferiore. Questo perché l'aggiunta di una placcatura in rame all'interno dei cilindri è un'operazione complessa. Più piccolo è il foro passante, più stringente è il requisito di placcatura.
Via a Pad
Un via-in-pad non è come un via tradizionale, dove la traccia si allontana dal pad per evitare la fuoriuscita della pasta saldante durante la saldatura. Il pad viene prima ricoperto con resina epossidica non conduttiva, poi sigillato e placcato, lasciando intatta l'area circostante. Questa configurazione accorcia anche il percorso del segnale, minimizzando l'induttanza e la capacità parassite , consentendo l'inserimento di componenti più piccoli sul PCB ed è ideale per i componenti BGA . Spesso si ricorre alla foratura posteriore per rimuovere tutto il via non eliminato, al fine di ridurre le riflessioni del segnale, che possono causare una perdita di prestazioni.
Cosa considerare nella progettazione di PCB ad alta velocità
Per progettare l'alta velocità, ricorriamo a segnali digitali rapidi. Tali segnali consentono ai componenti di condividere dati in modo semplice e rapido. Ecco cosa dovresti considerare per un PCB ad alta velocità:
Stackup e impedenza
Il numero di strati è un aspetto fondamentale da considerare nella progettazione della struttura a strati del PCB. È necessario un numero sufficiente di strati per trasportare tutti i segnali digitali. Alcuni metodi richiedono calcoli matematici ed esperienza con schede ad alta velocità. Le dimensioni della scheda possono influire sui circuiti integrati di grandi dimensioni con ingombro BGA o LGA. Nel caso del BGA, in genere si possono ottenere due file per strato di segnale. Non dimenticate inoltre di contare le linee per i piani di alimentazione e di massa . Oltre a ridurre i tempi di instradamento, la struttura a strati determina l'impedenza. Tutte le strutture a strati prevedono strati per i segnali ad alta velocità, l'alimentazione e la massa.
Dimensioni della tavola e conteggio netto
Quindi quando progetti il tuo PCB ad alta velocità, vuoi anche considerare le dimensioni della scheda. Quanto grande la vuoi? Una grande differenza è la dimensione. Più grande è la scheda, più dovrai lavorare. È facile distribuire i tuoi componenti. Poiché quello spazio extra rende le cose più piccole, rende molto più semplice il routing delle reti. Quindi, considera il conteggio delle reti. Quante di queste devi collegare? Più reti hai, più connessioni avrai. Meno strati di cose aiutano a mantenere le cose ordinate e meno strati.
Densità di routing
Se il numero di net è elevato, le cose si complicano. La piccola scheda offre poco spazio di lavoro. Tuttavia, potrebbe non esserci molto spazio per il routing sulla superficie. In questo caso, sono necessari più strati interni. Ciò comporterà una maggiore densità di routing, rendendo il routing più difficile. Allo stesso tempo, permette di massimizzare la densità di routing ottenibile su una scheda più piccola. In questa situazione, è fondamentale pianificare con attenzione. Mantenere tutto insieme in un unico punto è essenziale. Durante la progettazione, è importante evitare questi problemi.
Numero di interfacce
Potresti voler instradare solo una o due interfacce per livello. Tutto dipende dalla larghezza del bus e dalle dimensioni della scheda. Come per molte applicazioni DNN, mantenere i segnali sullo stesso livello è molto utile. Ciò garantisce un'impedenza costante su tutti i segnali. Questo è importante anche per ridurre lo skew . Lo skew può causare problemi di temporizzazione in un progetto. Quindi, opta per un numero inferiore di interfacce per livello.
Segnali a bassa velocità e RF
Questi segnali possono occupare lo spazio dello strato superficiale. Questo potrebbe essere un uso migliore di questo spazio per bus ad alta velocità o per componenti importanti. L'aggiunta di questi segnali potrebbe richiedere uno strato interno extra. Naturalmente, aggiungere più strati può aumentare i costi e la complessità della scheda. Quindi, pianifica attentamente. Inoltre, i segnali a bassa velocità sono rumorosi. Con un certo impatto, questo rumore può influenzare le prestazioni ad alta velocità. Quindi, isolare correttamente questi segnali.
Power Integrity
Assicura un'alimentazione stabile ai circuiti. Ogni livello di tensione verrà utilizzato con piani di alimentazione e di massa di grandi dimensioni. Posiziona questi piani su strati vicini. Aumenta anche la capacità. Un'elevata capacità consente un'erogazione di potenza stabile. Non dimenticare di includere i condensatori di disaccoppiamento . Contribuiscono a stabilizzare la tensione.
Opzioni materiale PCB
La maggior parte dei dispositivi elettronici utilizza FR4 come materiale per i PCB. Tuttavia, questo materiale non è molto efficace nella gestione dei segnali ad alta frequenza , in particolare delle microonde . Esistono materiali come il PTFE, più adatti alle alte frequenze, o i materiali Rogers . Di seguito viene indicato quale materiale offre le migliori prestazioni per ciascuna categoria.
Per velocità normale e perdita
Per i PCB a velocità normale, l'FR-4 è l'unico materiale disponibile. Si tratta di un tipo di materiale ampiamente utilizzato e facilmente reperibile. Tuttavia, non è perfetto. La costante dielettrica varia notevolmente con la frequenza e presenta maggiori perdite. Per questo motivo, è adatto solo ad applicazioni a pochi GHz. L'Isola 370HR è un esempio comune di questo materiale.
Per velocità media, perdita media
Offrono risultati migliori rispetto ai materiali a velocità normale. La costante dielettrica del loro materiale è più uniforme su tutta la gamma di frequenze. Ciò significa minore variazione, minore carico e prestazioni migliori. Inoltre, poiché la loro perdita dielettrica è circa la metà di quella dei materiali a velocità normale, viene dissipata meno potenza. È possibile utilizzare questi materiali fino a circa 10 GHz per i segnali. Un buon esempio è il Nelco N7000-2 HT.
Per alta velocità, bassa perdita
Questi sono materiali eccellenti per i PCB. Le loro curve di costante dielettrica sono piatte. In altre parole, le prestazioni alle altre frequenze miglioreranno. Inoltre, presentano anche basse perdite dielettriche, il che rappresenta un vantaggio. Minori perdite significano meno rumore elettrico indesiderato. Di conseguenza, i segnali rimangono più chiari e potenti. Isola I-Speed ne è un ottimo esempio.
Per velocità molto elevate, perdite molto basse
Per queste applicazioni è necessario utilizzare materiali speciali. Le applicazioni RF e a microonde impiegano questi materiali al top della gamma. Le loro curve di costante dielettrica sono le più piatte. Offrono prestazioni eccellenti su un'ampia gamma di frequenze. Inoltre, presentano le perdite dielettriche più basse, garantendo segnali forti e nitidi. Questi materiali possono essere utilizzati per applicazioni fino a 20 GHz. Isola Tachyon 100G è un esempio di tale materiale.
Conteggio e spessore degli strati
Nella progettazione di un PCB ad alta velocità, vengono in mente il numero di strati e lo spessore. Hai bisogno di strati sufficienti per tutti i tuoi segnali digitali. Un po' di matematica e un po' di esperienza possono aiutare, ovviamente. Tuttavia, gli IC con impronta BGA o LGA possono essere IC di grandi dimensioni che possono modificare le dimensioni della scheda. Per il fanout BGA puoi adattare due file di strato di segnale per fila. Inoltre, non dimenticare gli strati di alimentazione e di terra. Il numero di strati può essere ridotto dalle microvia, poiché consentono di risparmiare spazio. Consentono anche una maggiore densità di routing. Ciò rende anche il tuo design più efficiente. Sono più piccoli per le microvia e migliorano anche la loro potenza di elaborazione. Senza quelle parti, i tuoi dispositivi sarebbero molto più goffi e meno innovativi.
Sfide di progettazione PCB ad alta velocità
Regolazione della lunghezza della traccia
Per sincronizzare i segnali è necessario regolare la lunghezza delle tracce. Pertanto, se la lunghezza non è corretta, l'interfaccia potrebbe non funzionare. Questo è particolarmente importante alle alte frequenze. Per le interfacce parallele, è sufficiente considerare la lunghezza delle tracce. Tuttavia, lo spazio disponibile per le regolazioni può essere limitato. Nelle interfacce seriali, i segnali sono raggruppati in coppie differenziali. La sintonizzazione diventa più complessa proprio per questo motivo. I valori devono essere vicini tra loro. In altre parole, le differenze di lunghezza devono rientrare entro determinati limiti. La qualità del segnale può essere influenzata da un disallineamento. Bisogna inoltre tenere conto dei ritardi delle CPU o degli FPGA.
È necessario prestare attenzione all'impedenza single-ended e differenziale. Le singole tracce hanno un'impedenza single-ended, mentre le tracce accoppiate hanno un'impedenza differenziale. A ciascun tipo di interfaccia sono associati valori di impedenza standard. Esistono anche alcuni tipi di impedenza meno comuni. L'impedenza differenziale è la metà dell'impedenza di modo dispari. Se il segnale è identico, si parla di impedenza di modo comune. Il valore di modo comune è la metà del valore di modo pari. Tuttavia, è importante notare che questi valori sono rari, ma è comunque utile conoscerli. Un'impedenza errata può anche causare riflessioni del segnale. Includere valori di impedenza non corretti può compromettere la qualità del segnale, generando rumore, poiché attraverso questi dispositivi passa una potenza elevata .
Forma e curve della pista
Molto spesso non hai mai tracce dritte dalla sorgente al ricevitore. Spesso devi piegare le tracce. Le opzioni angolari sono le migliori, arrotondate. I problemi nascono dalle curve strette. C'è tempo per tracciare ottime tracce. Per ogni traccia potresti disegnare ogni traccia molte volte. Non usare curve a 90 gradi, causano problemi. Le curve cambiano la larghezza della traccia. E questo può influenzare l'impedenza, e questo può causare riflessioni. Migliora la lunghezza non accoppiata per coppie differenziali.
Terminazione
Un metodo particolare è la terminazione in parallelo, in cui una coppia differenziale di tracce viene posizionata tra due resistori. Questi resistori devono essere collocati all'estremità della linea, vicino al ricevitore. Ciò riduce le riflessioni del segnale durante la terminazione, migliorando la qualità del trasferimento dati. Per le coppie differenziali, il valore dei resistori deve essere uguale. Un valore basso può causare una terminazione eccessiva del segnale, compromettendone la qualità. Alcuni circuiti integrati integrano resistori di terminazione . In caso contrario, non sono necessari resistori esterni, il cui utilizzo può tuttavia causare una terminazione eccessiva.
Messa a terra e vie
In genere non è possibile tracciare i segnali su un singolo strato, quindi spesso sono necessari i via per collegare le tracce tra gli strati del PCB . Tuttavia, questo può rappresentare un problema se i via non sono posizionati accanto ai via di segnale, poiché in tal caso il riferimento di massa verrebbe interrotto. Inoltre, un numero eccessivo di via può causare surriscaldamento a causa dell'elevata densità di corrente. È importante anche che ci sia spazio sufficiente tra i via. Tuttavia, se i via non sono progettati correttamente, possono compromettere l'integrità del segnale a causa di problemi di impedenza.
Posizionamento dei componenti
In spazi ristretti, raggruppare componenti simili risulta complicato . Mantenere i componenti digitali e analogici in aree di massa separate è difficile, ed è fondamentale assicurarsi che rimangano tali. Ciò complica anche il posizionamento, poiché è necessario disporre di spazio sufficiente per le tracce corte. Inoltre, i componenti devono essere tenuti lontani da fonti di interferenza, come i convertitori di potenza. Infine, il posizionamento di componenti ad alta velocità troppo vicino al bordo del circuito stampato non è sufficiente a garantire una buona qualità del segnale.
Posizionamento del poligono di terra
Non instradare le tracce su sezioni tagliate o divise. Ciò può generare rumore aggiuntivo e ritardi del segnale. Potresti inoltre riscontrare problemi di integrità e una scarsa qualità del segnale. Per tutte le tracce che attraversano le divisioni poligonali, utilizza condensatori ceramici di giunzione . Questo riduce anche gli effetti di ritorno sul segnale.
Gestione del crosstalk
Può rappresentare un problema nella progettazione di PCB ad alta velocità. Un segnale su una pista influenzerà le piste adiacenti. Questo accade solitamente quando le piste corrono parallele per un lungo tratto, soprattutto in presenza di percorsi paralleli. Tale diafonia è peggiore con la lunghezza del tratto parallelo. Un modo per contrastare la diafonia è quello di rendere le piste distanziate tra loro almeno tre volte la loro larghezza. Per le coppie differenziali, è consigliabile mantenere una distanza pari a cinque volte la loro larghezza. La distanza dovrebbe essere di 8-10 volte la larghezza se la coppia differenziale invia un segnale di clock. È fondamentale tenere i segnali asincroni lontani dalle piste ad alta velocità, prestando loro particolare attenzione.
Linee guida per la progettazione di PCB ad alta velocità per il posizionamento dei componenti
Quando si progettano PCB ad alta velocità, è necessario considerare i limiti dei componenti standard, nonché le linee guida su come posizionarli al loro interno nel modo più efficiente, affinché funzionino in modo ottimale e siano il più affidabili possibile.
Garantire percorsi di ritorno del segnale chiari
Come puoi immaginare, è importante avere spazio libero per i percorsi di ritorno del segnale del piano di terra. Riducendo al minimo la degradazione del segnale, aiuta anche i segnali a tornare in modo efficiente alla loro sorgente, con conseguente miglioramento dell'integrità complessiva del segnale.
Fornire una spaziatura adeguata dei canali
Fate spazio ai segnali di bus di memoria e dati densi per consentire almeno il routing. Una separazione adeguata aiuta a eliminare la diafonia e le interferenze, necessarie per mantenere il flusso di dati ad alta velocità.
Aree analogiche e digitali separate
I componenti analogici e digitali dovrebbero essere fisicamente separati per prevenire interferenze. La separazione creata consente di ridurre al minimo il rumore digitale sui segnali sensibili, con conseguente miglioramento delle prestazioni di entrambi i circuiti.
Ridurre i percorsi del segnale ad alta velocità e tracciare l'impedenza
Posizionare i componenti in modo strategico in modo che i percorsi del segnale ad alta velocità siano accorciati. I percorsi brevi aiutano a ridurre l'impedenza di traccia, il che migliora la qualità del segnale e accelera le velocità di trasferimento dei dati.
Seguire le schede tecniche del produttore
Si fa sempre riferimento alla scheda tecnica di un produttore per istruzioni e linee guida specifiche sul posizionamento. Le intuizioni e le raccomandazioni in questi documenti sono direttamente correlate ai componenti che si stanno utilizzando e sono pensate per farli funzionare al meglio nel proprio progetto.
Linee guida per la progettazione di PCB ad alta velocità per il routing
Nella progettazione di PCB ad alta velocità, l'instradamento di un numero elevato di percorsi in un progetto può influire notevolmente sull'integrità del segnale e sulle prestazioni se non eseguito correttamente.
Regole di progettazione completamente coinvolgenti
È importante implementare completamente le regole e i vincoli di progettazione, quali lunghezze delle linee, spaziatura e coppie differenziali.
Stabilire le regole dell'area e le zone vietate
Quindi imposta tutte le regole di area necessarie e tieni fuori le zone che soddisfano i tuoi requisiti di routing specifici. Evita interferenze dall'altro lato e perde i segnali di disturbo dall'altro lato della scheda.
Dare priorità a percorsi di routing brevi e diretti
Prova a lavorare con i tuoi percorsi di routing il più diretti e brevi possibile. Il ritardo del segnale è ridotto e l'interferenza è minimizzata, con conseguente miglioramento delle prestazioni complessive del segnale ad alta velocità quando si utilizzano percorsi brevi.
Evitare il routing sui vuoti del piano di massa
Non dovresti far passare le tracce su vuoti o interruzioni nel piano di massa. Tali problemi possono generare interferenze elettromagnetiche (EMI) o discordanze di impedenza e uccidere la qualità del segnale.
Fornire autorizzazione extra
Fornire alle linee di clock e alle coppie differenziali una distanza extra da altri percorsi. La linea di separazione ottimale (data da uno spessore dielettrico adeguatamente ampio tra lo strato di segnale e quello di riferimento) è 3 volte lo spessore dielettrico.
Assegnare linee di trasmissione ad alta velocità
Instradare i livelli designati su linee di trasmissione ad alta velocità, quindi instradare i percorsi di ritorno di uno strato sul piano di riferimento adiacente.
Riduci al minimo le modifiche ai livelli
Nelle linee ad alta velocità, evitare di cambiare layer. Se i layer cambiano, aggiungere vie di ritorno per ridurre al minimo i loop di corrente e mantenere il percorso di ritorno della corrente il più diretto possibile.
Evitare le linee parallele ad alta velocità
L'utilizzo in parallelo di linee di trasmissione ad alta velocità può causare interferenze indesiderate tra le linee.
Prevenire la diafonia laterale
Bisogna fare attenzione alla diafonia laterale tra le doppie tracce di stripline , soprattutto quando la distanza tra le tracce è minore rispetto alla distanza tra le tracce affiancate sullo stesso strato.
Utilizzare tracce più ampie
Ciò ridurrà anche l'impedenza e fornirà aiuto nel migliorare la qualità del segnale. Ma assicurati che questo approccio sia accettabile per i tuoi requisiti di progettazione.
Riduci al minimo i Vie
Per abbassare l'induttanza, resta entro i limiti di integrità del segnale, usa solo il numero minimo di via che puoi. Nella maggior parte dei casi, le via non sono necessarie, ma se lo sono, possono essere usate cieche, interrate o microvia per ridurre le riflessioni del segnale.
Evitare cluster densi
I densi cluster di escape via possono rendere difficile liberare i percorsi di ritorno sul piano di massa, e quindi devono essere gestiti con cautela. Ciò mantiene pulita l'integrità complessiva del segnale.
Domande frequenti su Progettazione PCB ad alta velocità
Quando un progetto di circuito stampato è considerato ad alta velocità?
Un PCB ad alta velocità disporrà di connessioni come HDMI , Ethernet e USB per facilitare il trasferimento rapido dei dati. È ad alta velocità anche se il circuito presenta molti sottocircuiti collegati tramite interfacce ad alta velocità. La lunghezza della traccia è almeno un terzo del tempo di salita del segnale. Inoltre, se la frequenza del segnale digitale è pari o superiore a 50 MHz, si parla di alta velocità. Se il PCB è di piccole dimensioni e non è possibile inserirvi alcun componente, si tratta comunque di un progetto ad alta velocità.
Perché aggiungere condensatori di bypass a terra?
Sono un percorso per le correnti di ritorno in modo comune che devono essere riportate alla sorgente. Aiutano a completare il loop di corrente in modo efficiente. È qui che entra in gioco l'utilità della messa a terra del punto medio, poiché non si desidera interrompere il flusso di corrente differenziale. Alcune di queste correnti ritornano attraverso la capacità parassita. Nei sistemi differenziali, i condensatori sono necessari anche per eliminare le correnti parassita.
Come sapere se è necessario un progetto ad alta velocità?
Per capire se hai bisogno di un progetto ad alta velocità, devi verificare alcuni aspetti. Controlla se la tua scheda dispone di interfacce ad alta velocità come DDR o HDMI. In tal caso, dovrai seguire alcune regole di progettazione specifiche. Successivamente, devi esaminare la lunghezza delle tracce rispetto alla lunghezza d'onda del segnale. Se coincidono, molto probabilmente hai bisogno di un progetto ad alta velocità. Infine, se sulla tua PCB sono presenti antenne e interfacce wireless , dovrai instradare i segnali ad alta velocità.
Conclusione
In questo articolo del blog PCBTok sono state trattate le seguenti pratiche chiave per la progettazione di PCB ad alta velocità . Sono stati elencati il posizionamento dei componenti, suggerimenti per il routing e percorsi del segnale chiari. Sono state inoltre affrontate alcune problematiche comuni e sono stati suggeriti metodi per migliorare le prestazioni e l'integrità del segnale nella progettazione ad alta velocità.
