高速PCB設(shè)計(jì)策略分享

目前高速PCB的設(shè)計(jì)在通信、計(jì)算機(jī)、圖形圖像處理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而在這些領(lǐng)域工程師們用的高速PCB設(shè)計(jì)策略也不一樣。

在電信領(lǐng)域，設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，在數(shù)據(jù)、語音和圖像的傳輸應(yīng)用中傳輸速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于500Mbps，在通信領(lǐng)域人們追求的是更快地推出更高性能的產(chǎn)品，而成本并不是第一位的。他們會(huì)使用更多的板層、足夠的電源層和地層、在任何可能出現(xiàn)高速問題的信號(hào)線上都會(huì)使用分立元器件來實(shí)現(xiàn)匹配。他們有SI（信號(hào)完整性）和EMC（電磁兼容）專家來進(jìn)行布線前的仿真和分析，每一個(gè)設(shè)計(jì)工程師都遵循企業(yè)內(nèi)部嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)定。所以通信領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工程師通常采用這種過度設(shè)計(jì)的高速PCB設(shè)計(jì)策略。

家用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的主板設(shè)計(jì)是另一個(gè)極端，成本和實(shí)效性高于一切，設(shè)計(jì)師們總是采用最快、最好、最高性能的CPU芯片、存儲(chǔ)器技術(shù)和圖形處理模塊來組成日益復(fù)雜的計(jì)算機(jī)。而家用計(jì)算機(jī)主板通常都是4層板，一些高速PCB設(shè)計(jì)技術(shù)很難應(yīng)用到這一領(lǐng)域，所以家用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程師通常都采用過度研究的方法來設(shè)計(jì)高速PCB板，他們要充分研究設(shè)計(jì)的具體情況解決那些真正存在的高速電路問題。

而通常的高速PCB設(shè)計(jì)情況可能又不一樣。高速PCB中關(guān)鍵元器件（CPU、DSP、FPGA、行業(yè)專用芯片等）廠商會(huì)提供有關(guān)芯片的設(shè)計(jì)資料，這些設(shè)計(jì)資料通常以參考設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)指南的方式給出。然而這里存在兩個(gè)問題：首先器件廠商對(duì)于信號(hào)完整性的了解和應(yīng)用也存在一個(gè)過程，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師總是希望在第一時(shí)間使用最新型的高性能芯片，這樣器件廠商給出的設(shè)計(jì)指南可能并不成熟。所以有的器件廠商不同時(shí)期會(huì)給出多個(gè)版本的設(shè)計(jì)指南。其次，器件廠商給出的設(shè)計(jì)約束條件通常都是非?？量痰?，對(duì)設(shè)計(jì)工程師來說要滿足所有的設(shè)計(jì)規(guī)則可能非常困難。而在缺乏仿真分析工具和對(duì)這些約束規(guī)則的背景不了解的情況下，滿足所有的約束條件就是唯一的高速PCB設(shè)計(jì)手段，這樣的設(shè)計(jì)策略通常稱之為過度約束。

有文章提到，一個(gè)背板設(shè)計(jì)采用表面貼裝的電阻來實(shí)現(xiàn)終端匹配。電路板上使用了200多個(gè)這樣的匹配電阻。試想如果要設(shè)計(jì)10個(gè)原型樣板通過改變這200個(gè)電阻確保最佳的終端匹配效果，這將是巨大的工作量。而在此設(shè)計(jì)中沒有任何一個(gè)電阻值的改變得益于SI軟件的分析結(jié)果，這的確令人吃驚。

所以需要在原有的設(shè)計(jì)流程中加入高速PCB的設(shè)計(jì)仿真和分析，使之成為完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)中一個(gè)不可或缺的部分。