传输线和 PCB 轨道设计

2021-07-15

传输线和 PCB 轨道设计

数字设计大致分为两类：低速和高速。“高速”类别并不一定意味着高时钟频率。相反，它指的是开关期间信号的上升时间，这会导致长 PCB 轨道上的传播波行为。当 PCB 走线太长时，它需要像传输线一样设计，而不仅仅是具有直流电阻的简单导体。

了解如何设计具有受控阻抗和所需带宽的传输线是高速 PCB 设计中的一项重要技能，但您不必手动完成所有这些计算。Altium Designer 包括一系列功能，可帮助自动执行高速设计中的这些重要任务，并且可以在标准高速布线工具中访问所有这些功能。继续阅读以了解有关高速数字 PCB 传输线的布线和信号完整性的更多信息。

业界最佳的电子设计平台，用于电路板中的传输线设计和分析。

如果这是您第一次涉足高速设计，那么在创建您的第一个高速数字版图之前，需要解决一些基本概念。设计 PCB 走线并了解它们何时表现出传输线行为是高速电路板布线和创建具有确保信号完整性的布局的基础。如果您的电路板有信号完整性问题，它可能无法正常工作，需要重新设计。

当您需要根据重要的低速和高速规范设计传输线和 PCB 走线时，请注意这些设计指南。请务必使用业界最佳的布线工具来帮助您实现高速电路板的设计和布局流程的自动化。

什么进入传输线和 PCB 轨道

如果您知道您的 PCB 走线会表现出传输线行为，那么您需要仔细设计 PCB 走线的几何形状，以便您的走线具有高速信号标准中定义的特定阻抗值。除了阻抗之外，PCB 布局中还需要保留串扰和损耗，以确保操作期间的信号完整性。PCB 走线的横截面几何形状、走线长度和层堆叠都会影响所有这些区域。

决定 PCB 走线阻抗的重要参数是：

轨道宽度

铜重（轨道厚度）

到最近平面层的距离

PCB基板材料的介电常数和磁导率

这些参数中的每一个都需要仔细选择，以确保 PCB 中传输线上的信号看到正确的阻抗。目标是防止在走线没有正确阻抗、太长或耦合太多噪声时出现信号完整性问题。

设计您的 PCB 层堆栈以防止信号完整性问题

防止在错误设计的传输线上发生信号完整性问题，首先要设计正确的叠层。您的 PCB 层堆栈将包含 PCB 中平面和信号层的排列，放置在 PCB 走线下方的地平面将决定它们的阻抗、与其他走线的耦合强度以及对 EMI 的抗扰度。

Altium Designer 的层堆栈管理器可让您设计堆栈，以便为传输线设置所需的阻抗。您不必使用外部场解算器来确定为您提供受控阻抗的走线几何形状，您需要的一切都可以在 Altium Designer 中找到。

一旦线路长度超过临界长度，您的 PCB 线路就会像传输线一样工作。

在为您的电路板布局设计传输线时，所有 PCB 基板都表现出需要考虑的色散。

Altium Designer 中的层堆栈管理器可帮助您设计具有特定阻抗的 PCB 走线。一旦您的 PCB 走线的布线距离足够长，Altium Designer 就会确保您的传输线具有所需的阻抗。

Altium Designer 可以轻松设计具有特定阻抗值的传输线。

高速 PCB 设计中的布线和长度匹配

一旦您的 PCB 传输线设计有正确的几何形状和阻抗，您就需要使用此设计来定义电路板上组件之间的印刷迹线。高速 PCB 走线需要以指定的宽度布线以确保阻抗控制，但走线组可能还需要长度匹配以确保信号在所需的单位时间间隔内到达目的地。

最好的布线工具会自动对您的传输线施加宽度和长度限制。当您在电路板上路由信号时，您无需手动测量传输线长度或设置走线宽度。不要手动检查和应用这些约束，而是使用与阻抗控制传输线设计直接接口的最佳布线功能集。

Altium Designer 包括用于高速 PCB 的最佳布线功能集

在 Altium Designer 一流的高速 PCB 设计工具中，阻抗控制布线和长度匹配很容易。Altium Designer 中的布线引擎直接从您的 PCB 层堆栈中获取信息来定义走线宽度，并且可以在布线期间自动在您的电路板上应用长度调整。只有 Altium Designer 与您的其他设计工具一起提供这些功能，帮助您在创建高级电路板布局时保持高效。

水下 ROV 板可以是陶瓷或金属芯 PCB，这将确保操作过程中的高可靠性和机械稳定性。

您的电路板需要设计为符合重要的 DFM 规则，以确保它可以用于标准的 PCB 制造流程。

正确布线传输线将有助于防止高速 PCB 布局中信号之间的串扰。

具有高速信号的密集布局将有很长的走线，这些走线会相互耦合噪声。Altium Designer 包括确保信号完整性所需的叠层设计和布线工具。

使用设计规则评估您的布局

在您准备制造电路板之前，最好根据您的设计规则检查您的 PCB 布局，以确保不存在可能导致信号完整性问题的错误。尽管最好的布线工具会在您创建 PCB 布局时将传输线设计约束应用于您的线路，但最好检查整个布局的间隙、孔和线路尺寸、组件碰撞和其他电气约束。

Altium Designer 为您提供这些规则驱动的设计功能等等。带有在线 DRC 引擎的规则驱动设计软件将在您创建 PCB 布局时为您运行这些检查。在您创建布局时，很容易发现、修复和防止电路板设计中的错误。

Altium Designer 中的综合设计和制造功能

一旦您的设计完成，Altium Designer 的全套电路板设计功能将帮助您快速为您的制造商生成文档。Altium Designer 不使用第 3 方软件，而是直接从您的 PCB 布局中获取数据并自动生成您的制造交付物。没有其他 PCB 设计软件平台可以如此轻松地将新设计投入全面生产。

Altium Designer 的规则驱动设计引擎将您的所有设计和布局功能统一在一个程序中，帮助您保持高效。

最新版本的 Altium Designer 包括一个集成的场解算器，可确保您的传输线设计具有正确的阻抗。

您可以使用 Altium 365 平台存储、共享和访问您的高速设计数据，Altium 365 平台是业界唯一的基于云的 PCB 设计协作平台。

使用 Altium Designer 中的全套设计功能创建您的高速 PCB

当您需要为任何电子应用设计传输线和 PCB 走线时，请使用业界最佳的布局、布线、采购和制造功能集。当您切换到 Altium Designer 时，您会发现所有这些关键的电路板设计功能以及更多功能。