3 Routing-Techniken beim PCB-Design von Hochgeschwindigkeits-Signalschaltungen

Das Design von Leiterplatten (PCB) ist für die Arbeit von Elektroingenieuren von entscheidender Bedeutung, und es ist anscheinend nicht einfach, eine perfekte Leiterplatte zu entwerfen. Eine perfekte Leiterplatte ergibt sich nicht nur aus der Rationalität der Komponentenauswahl und -verteilung, sondern auch aus der hohen Signalleitfähigkeit. In dieser Arbeit wird das Wissen über Routing-Techniken für das Design von PCB-Hochgeschwindigkeitssignalschaltungen eingeführt und dargestellt, um Ihnen eine Hilfestellung für Ihre Engineering-Arbeit zu geben.

PCB-Routing basierend auf Multi-Layer-Board

Beim Entwerfen von Leiterplatten möchten die meisten Ingenieure das High-Signal-Routing durch die Verwendung von Multi-Layer-Boards vervollständigen. Neben ihrer Rolle als Kern der Leiterplatte ist diese Art von Mehrschichtplatine auch in der Lage, die Schaltungsinterferenz zu verringern, was eine Hauptmethode für Ingenieure ist, die mit einem solchen Problem konfrontiert sind. Beim Entwerfen der Hochgeschwindigkeits-Signalschaltung auf PCB basierend auf der Verwendung von Mehrschichtplatinen müssen Ingenieure die Platinengröße verkleinern, indem sie die Anzahl der Schichten rational bestimmen, um die mittlere Schicht für die Schirmeinstellung optimal zu nutzen in der Nähe von Masse, die alle die parasitäre Induktivität effektiv verringern, die Signalübertragungslänge verringern, die Querinterferenz zwischen Signalen verringern und so weiter können. Alle diese Methoden sind sehr vorteilhaft für die Zuverlässigkeit von Hochgeschwindigkeits-Signalschaltungen.

Abgesehen von den oben genannten Methoden zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der PCB-Signalübertragung mit Hilfe von Mehrschichtplatten zeigen einige Autoritätsdaten, dass bei Verwendung des gleichen Materials das von einer Vierschichtplatte erzeugte Rauschen um 20 dB niedriger ist als das von 2- Schichtplatte. Für die Bleibiegung gilt:Je weniger die Biegung auftritt, desto besser wird es sein. Es ist am besten, die gesamte Leitung zu verwenden, und wenn eine Biegung erforderlich ist, kann eine 45-Grad-Leitung oder eine Bogenleitung verwendet werden, damit die Emission nach außen durch das Hochgeschwindigkeitssignal und die gegenseitige Kopplung und sowohl die Strahlung als auch die Reflexion verringert werden ebenfalls abgenommen.

Den Leitungsstift zwischen Komponenten in Hochgeschwindigkeitsschaltungen so kurz wie möglich machen

Beim Design und Routing von PCB-Hochgeschwindigkeitssignalschaltungen müssen Ingenieure den Anschlussstift zwischen Komponenten in Hochgeschwindigkeitsschaltungen so kurz wie möglich machen. Denn je länger die Leitung ist, desto größer sind sowohl die verteilte Induktivität als auch der verteilte Kondensator, was zu Reflexion und Oszillation in der Hochgeschwindigkeitsschaltung führt.

Neben der Kürzung des Leitungsstifts zwischen Komponenten in Hochgeschwindigkeitsschaltungen sollte der Wechsel der Leitungszwischenschicht zwischen Leitungsstiften von Komponenten auf jeder Hochgeschwindigkeitsschaltung im Prozess des PCB-Routings verkürzt werden, was bedeutet, dass die Durchgangslöcher im Prozess der Komponentenverbindung sollte so gering wie möglich sein. Im Allgemeinen kann ein Durchgangsloch eine verteilte Kapazität von etwa 0,5 pF bewirken, was offensichtlich zu einer Erhöhung der Schaltungsverzögerung führt. Währenddessen sollte beim Prozess des Hochgeschwindigkeits-Schaltungsroutings die Querinterferenz, die durch das parallele Routing von Signalleitungen im Nahbereich induziert wird, vollständig berücksichtigt werden. Wenn die Parallelverteilung nicht umgangen werden kann, kann eine großflächige Erdung auf der Rückseite der parallelen Signalleitungen gesetzt werden, um die Störungen zu reduzieren. In den beiden benachbarten Lagen muss die Verlegerichtung senkrecht sein.

Bodenumgebung auf den besonders wichtigen Signalleitungen oder Ortsteilen

Beim Design des PCB-Routings wird vorgeschlagen, dass die Erdungsumgebung auf den besonders wichtigen Signalleitungen oder lokalen Teilen von Ingenieuren verwendet wird. Das Routing wird zu weniger störanfälligen Signalen wie Taktsignalen und Hochgeschwindigkeits-Analogsignalen durchgeführt, wenn die Erdungsleitung zum Schutz der Peripheriegeräte hinzugefügt wird, wobei die zu schützenden Signalleitungen in der Mitte liegen. Dies liegt daran, dass alle Arten von Signalführungen keine Schleifen bilden können, ebenso wenig wie das Erdungskabel. Wenn jedoch eine Loop-Routing-Schaltung zustande kommt, treten im System große Interferenzen auf. Der Vorteil der Verlegung mit Massedraht um Signalleitungen herum führt zur effektiven Vermeidung von Schleifen beim Verlegen. Es wird vorgeschlagen, einen oder mehrere Hochfrequenz-Entkopplungskondensatoren in der Nähe jedes integrierten Schaltungsblocks anzuordnen. Wenn ein analoges Erdungskabel oder ein digitales Kabel mit dem öffentlichen Erdungskabel verbunden ist, sollte eine Hochfrequenz-Drosselverbindung verwendet werden. Einige Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen erfordern eine besondere Behandlung. Beispielsweise ist ein differentielles Signal auf derselben Schicht und so nah wie möglich am parallelen Routing erforderlich. Jedes Signal kann nicht zwischen Differenzsignalleitungen eingefügt werden und jede sollte die gleiche Länge haben.

Neben den oben genannten Methoden sollten Ingenieure beim Entwerfen von PCB-Signalleitungen versuchen, Hochgeschwindigkeits-Signalverzweigungen oder Stichleitungen zu vermeiden. Da eine relativ große elektromagnetische Strahlung erzeugt werden kann, wenn Hochfrequenzsignaldrähte auf die Oberflächenschicht gelegt werden, sollten Hochfrequenzsignaldrähte zwischen Leistungs- und Erdungsdrähte gelegt werden, so dass die erzeugte Strahlung aufgrund der elektromagnetischen Strahlung auf ein hohes Niveau verringert wird Absorption von Strom und der unteren Schicht.

Natürlich kommt im Praxisprojekt nie die Theorie vor der Praxis. Ich möchte einige meiner Erfahrungen in Bezug auf das PCB-Routing-Design teilen. Erstens, wenn Sie nicht der einzige Routing-Designer einer Leiterplatte sind, dann nehmen Sie sich genügend Zeit, um das Design von Routern zu überprüfen. Die kleine Vorsorge ist viel besser als viel Abhilfe. Es ist eine dumme Idee, von Routern zu erwarten, dass sie verstehen, was Sie denken. Ihre Ratschläge und Anweisungen sind in der ersten Phase des Routing-Designs am wichtigsten. Je mehr Informationen Sie bereitstellen können und je mehr Sie sich in das Design einbringen, desto bessere Leiterplatten erhalten Sie. Hier ist eine gute Methode:Sie können einen vorläufigen Fertigstellungspunkt für den PCB-Konstrukteur festlegen, damit das Routing-Verfahren streng nach Ihren Schritten abläuft. Diese Methode ist wie ein geschlossener Regelkreis, da das Routing nicht von der Spur abweicht, so dass die Möglichkeit der Nachbearbeitung auf ein Minimum reduziert werden kann.

Dann sollten Sie Ihren Routing-Ingenieuren folgende Anweisungen geben:die kurze Beschreibung der Schaltungsfunktion; die Leiterplattenskizze mit Beschriftungen der Eingangs- und Ausgangsstellen; PCB-Schichtinformationen wie Dicke, Anzahl der Schichten, detaillierte Informationen zu jeder Signalschicht und Masseplatte; die Art des Signals, das jede Schicht benötigt; die Anforderung in Bezug auf den Ort wichtiger Komponenten; die spezifischen Orte der Bypass-Komponenten; die Bedeutung gedruckter Linien; die Bedeutung von Schaltungen, die gedruckte Leitungen zur Impedanzsteuerung benötigen; die Schaltungen, die die Abbildungslänge erfordern; die Größe der Komponenten; die gedruckten Leitungen, Schaltungen oder Komponenten, die Abstand oder Nähe erfordern; die Art der oben oder unten platzierten Komponenten.

Hilfreiche Ressourcen
• Hochgeschwindigkeits-Layout-Tipps
• Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten-Routingtechniken zur Verringerung des Einflusses von EMI
• Forschung zum Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign in eingebetteten Anwendungssystemen
• Hochgeschwindigkeits-PCB-Design-Herausforderungen an die Signalintegrität und ihre Lösungen
• Unterdrückungsmethode der Signalreflexion im Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout
• Signalintegritätsanalyse und PCB-Design auf gemischten Digital-Analog-Hochgeschwindigkeitsschaltungen
• />• Kompletter PCB-Fertigungsservice von PCBCart – Mehrere Mehrwertoptionen
• Erweiterter PCB-Bestückungsservice von PCBCart – Beginnen Sie ab 1 Stück