什么是高速PCB设计？

2020-03-27

随着電(diàn)子技术的发展，对高速PCB设计的需求很(hěn)大。因為(wèi)对于大多(duō)数電(diàn)子设备，即使是非常简单的電(diàn)子设备，它们都可(kě)以高速使用(yòng)集成電(diàn)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(yòng)说，它将对高速PCB设计中的PCB设计人员有(yǒu)很(hěn)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(wù)理(lǐ)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，当您开始设计電(diàn)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(kě)能(néng)习惯于设计一个简单的PCB，主要关注组件的放置和布線(xiàn)。但是，在使用(yòng)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，它将為(wèi)您的PCB设计过程带来更高的水平。 

 

 

 高速PCB设计技巧

1.  知道可(kě)以提供更高选项的设计软件

它需要很(hěn)多(duō)复杂的功能(néng)，才能(néng)在CAD软件中进行高速设计。而且，可(kě)能(néng)没有(yǒu)太多(duō)针对业余爱好者的程序，并且通常没有(yǒu)基于Web套件的选项。因此，您需要对强大的CAD工具有(yǒu)更好的了解。

2.  高速布線(xiàn)

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

3.  带阻抗控制的走線(xiàn)

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線(xiàn)和许多(duō)差分(fēn)对。

设计人员必须了解如何计算必要的阻抗值的走線(xiàn)宽度和叠层，这一点很(hěn)重要。如果阻抗值不正确，可(kě)能(néng)会对信号造成严重影响，从而导致数据损坏。

4.  長(cháng)度匹配迹線(xiàn)

高速存储器总線(xiàn)和接口总線(xiàn)中有(yǒu)很(hěn)多(duō)行。这些線(xiàn)路可(kě)以在很(hěn)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，它需要一个称為(wèi)長(cháng)度匹配的功能(néng)。因此，最常见的标准定义了需要与長(cháng)度匹配的公差值。

 

 

 

5.  最小(xiǎo)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EMI，EMC等问题。因此，他(tā)们需要遵守基本规则，例如具有(yǒu)连续的接地层并通过优化走線(xiàn)的電(diàn)流返回路径来减小(xiǎo)环路面积，以及放入许多(duō)缝合过孔。

高速PCB设计注意事项

PCB布局非常重要

不用(yòng)说，在高速電(diàn)路中进行有(yǒu)效的PCB制造对于最终结果很(hěn)重要。但是， 此过程中首先没有(yǒu)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(néng)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(lǐ)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(yòng)于PCB制造时，不良的布局会导致性能(néng)问题。更糟糕的是，由于需要评估PCB故障或性能(néng)问题并重新(xīn)组装原型布局，因此将需要花(huā)费更多(duō)的成本和时间进行重新(xīn)设计或重新(xīn)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(tā)设计的需求，因此高速PCB设计对设计人员有(yǒu)很(hěn)多(duō)限制。因此，要实现如下所示的高速電(diàn)路板设计，需要考虑一些因素：

原理(lǐ)图注意事项：众所周知，好的原理(lǐ)图可(kě)以為(wèi)PCB设计奠定良好的基础。因此，根据您是PCB设计人员还是電(diàn)气工程师，可(kě)以对原理(lǐ)图进行不同的处理(lǐ)。通常，它将原理(lǐ)图视為(wèi)可(kě)以连接至電(diàn)路板的通信方式。但是原理(lǐ)图可(kě)以对组织和展示您的高速设计产生很(hěn)大的影响。因此，在设计原理(lǐ)图上有(yǒu)尽可(kě)能(néng)多(duō)的可(kě)用(yòng)信息，例如走線(xiàn)長(cháng)度，必要的元件放置，PCB制造商(shāng)的信息等等。

迹線(xiàn)長(cháng)度调整： 使用(yòng)高速接口时，需要调整迹線(xiàn)的長(cháng)度以使信号传输与数据線(xiàn)同步。但是，该接口可(kě)能(néng)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，長(cháng)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(yǒu)走線(xiàn)的長(cháng)度即可(kě)。重要的是要考虑调整这些走線(xiàn)的長(cháng)度，以在一组信号中获得所需的長(cháng)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(kě)以极大限度地缩短高速连接長(cháng)度，因此它可(kě)以使用(yòng)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(fēn)对和走線(xiàn)長(cháng)度布線(xiàn)： 在高速设计中对差分(fēn)对进行布線(xiàn)非常重要，这样才能(néng)使成对的信号同时形成。

 

 

 

串扰，阻抗控制和并行性注意事项：  在高速设计中，有(yǒu)很(hěn)多(duō)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。

了解带状線(xiàn)和微带線(xiàn)：  通常，对于高速设计，它需要采用(yòng)多(duō)种方法来路由走線(xiàn)。如果要实现高速路由，要对带状線(xiàn)和微带路由技术有(yǒu)更好的了解。

布線(xiàn)拓扑和有(yǒu)效布線(xiàn)实践：  通常，如果要实现高速布線(xiàn)所需的電(diàn)路路径，则需要使用(yòng)特定的形状或拓扑。更重要的是，探索各种使用(yòng)走線(xiàn)長(cháng)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(yǒu)更好的了解，以學(xué)习用(yòng)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(yǒu)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(yǒu)高速接口，例如DDR，PCI-e，甚至是视频接口，例如DVI，HDMI等。

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

2.  迹線(xiàn)長(cháng)度与信号波長(cháng)的比率

通常，如果您的消息的波長(cháng)与走線(xiàn)長(cháng)度相同，则您的PCB肯定会需要高速设计。因為(wèi)某些标准（例如DDR）要求走線(xiàn)的長(cháng)度与最小(xiǎo)公差相匹配。

一个很(hěn)好的粗略数字是，如果您的走線(xiàn)長(cháng)度和波長(cháng)可(kě)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。

 

 

 

3.  带无線(xiàn)接口的PCB

如您所知，每个PCB都有(yǒu)一个天線(xiàn)，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，車(chē)载天線(xiàn)还需要紧密的阻抗以匹配调谐長(cháng)度。

对于带有(yǒu)SMA连接器或类似電(diàn)路板的電(diàn)路板，需要将其连接到具有(yǒu)特定阻抗值的连接器。

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