從信號(hào)完整性到銅的粗糙度和疊層設(shè)計(jì),您可以使用以下幾個(gè)PCB設(shè)計(jì)技巧:
插入損耗和衰減
汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)的信號(hào)完整性
細(xì)線
地面和電源層的銅
銅的粗糙度
堆棧設(shè)計(jì)
與制造商合作
1。插入損耗和衰減
插入損耗和衰減對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說非常重要,特別是在非常高的速度下。對(duì)于較低的時(shí)鐘頻率,如果設(shè)計(jì)人員可以減慢上升沿和下降沿,則不會(huì)那么擔(dān)心。但是在千兆字節(jié)領(lǐng)域運(yùn)營的人肯定要注意,特別是衰減和損失。在那個(gè)主題上我在PCB West上了一堂課。有許多好材料可以幫助平息損失的影響,例如I-speed材料。我沒有使用那些確切的材料,但使用了其他具有類似損耗特性的材料,所以我知道它們提供的優(yōu)勢(shì)。
在這方面,設(shè)計(jì)界有一點(diǎn)好消息。目前正在設(shè)計(jì)和制造的IC通常具有內(nèi)置于驅(qū)動(dòng)器和接收器級(jí)的預(yù)加重和均衡。結(jié)果是,即使速度在上升,現(xiàn)在也不需要高速材料。您可以通過在波形發(fā)送之前或接收端改變波形的形狀來購買處理損耗的IC。這對(duì)設(shè)計(jì)界來說是件好事。這并不意味著設(shè)計(jì)師不需要高速材料,只是需求不那么嚴(yán)重。當(dāng)它們達(dá)到10千兆字節(jié)時(shí),它們將需要兩者,均衡和/或預(yù)加重,以及低損耗的PCB材料。
2。汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)的信號(hào)完整性
汽車和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的人們通常希望使用非常低層數(shù)的電路板,如果可以的話。這非常重要,因?yàn)榈蛯訑?shù)意味著低成本。關(guān)鍵是人們需要學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)1,2和4層電路板,同時(shí)保持高質(zhì)量的信號(hào)完整性并控制EMI。這并不總是一件容易的事。即使在單層電路板中,也有控制阻抗和包含場(chǎng)的方法,但你必須以共同的方式做所有事情。每個(gè)跟蹤都必須有一個(gè)返回路徑,就像它是一個(gè)高層數(shù)的高速板一樣。
關(guān)鍵元素,布線跡線與地平面或地面布線之間的間距必須非常緊密。正如我們的朋友Dan Beeker總是說的那樣,“一切都與空間有關(guān)”。這就是物聯(lián)網(wǎng),汽車和家電世界必須開始思考的方式。此外,隨著IC尺寸的減小,它們將被許多其他行業(yè)所面臨的細(xì)紋問題所困擾。這會(huì)影響到每個(gè)人,我們都需要考慮影響。
3。罰款線
低層數(shù)不一定需要細(xì)線。只要密度低,您就可以使用標(biāo)準(zhǔn)線寬和標(biāo)準(zhǔn)銅重量而不會(huì)出現(xiàn)任何問題。然而,設(shè)計(jì)師仍然必須了解設(shè)計(jì)傳輸線的意義。他們必須知道從這些設(shè)備發(fā)出的每個(gè)信號(hào)都很快。 IC上升時(shí)間越來越快。它不是關(guān)于時(shí)鐘頻率,而是關(guān)于傳輸線中能量的上升和下降時(shí)間。
4。用于接地和電源層的銅
在平均電路中,功率輸出具有相對(duì)固定的電壓(即3.3v),因此許多人認(rèn)為它們正在處理直流能量,不是這種情況。與磁場(chǎng)相關(guān)的電流幾乎總是非常高的頻率,因此向驅(qū)動(dòng)傳輸線的IC供電是一個(gè)高頻事件。
當(dāng)你處理真正的低頻電流時(shí),這是非常罕見的,設(shè)計(jì)師可能需要更厚的飛機(jī)。有些人忽視的是,當(dāng)涉及到電力輸送時(shí),大部分能量不是在低頻率,而是在非常高的頻率。能量的頻率必須與IC輸出的開關(guān)速度相匹配。電源總線必須提供方波中的所有諧波頻率,從時(shí)鐘到.5除以上升時(shí)間,到IC的輸出驅(qū)動(dòng)器。這種能量是非常高的頻率。結(jié)果是在供電期間集膚效應(yīng)接管。
當(dāng)IC輸出邊緣速率低于500皮秒時(shí),您現(xiàn)在正在處理一,二和三千兆赫的頻率。就銅能夠處理多少電流而言,趨膚效應(yīng)將成為主導(dǎo)因素。在該領(lǐng)域,一盎司銅不會(huì)比半盎司銅更好。一旦超過某個(gè)頻率,就不會(huì)使用整個(gè)銅厚度。
有些人自欺欺人地相信他們需要一架兩盎司銅飛機(jī)。關(guān)鍵是檢查高頻下的電流,然后進(jìn)行趨膚效應(yīng)計(jì)算并確定銅真正需要的厚度。在很多情況下,他們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn),即使是四分之一盎司的銅也足以滿足飛機(jī)的要求。在大多數(shù)情況下,您不需要在平面中使用一盎司或兩盎司銅。
5。銅的粗糙度
不幸的是,銅的粗糙度確實(shí)會(huì)產(chǎn)生影響。人們傾向于在分析問題時(shí)查看電壓和電流。皮膚效果是關(guān)于領(lǐng)域。一切都是關(guān)于田野的,但皮膚效應(yīng)肯定是其中一個(gè)問題。銅的粗糙度使得磁場(chǎng)更難以建立到跡線銅和平面的均勻電流,因?yàn)殡娏魇菑膱?chǎng)引起的。由于磁場(chǎng)將電流建立在銅線上,銅線越粗糙,即使電流流過銅線也越難。結(jié)果,銅越粗糙,損耗就越大。
在高頻下,趨膚效應(yīng)損失幾乎要求在PC板上使用薄型銅。當(dāng)制造低而非常薄的ED銅時(shí),該過程只需要更長(zhǎng)的時(shí)間,因此成本更高。如果我們期望在PCB傳輸線中獲得插入損耗,那么薄型銅幾乎是必須的。
6。堆疊設(shè)計(jì)
由于電路中的能量存在于現(xiàn)場(chǎng),如果我們希望我們的電路板能夠按照我們的要求運(yùn)行并通過EMI測(cè)試,我們必須知道字段在PC板上。堆疊必須設(shè)計(jì)為包含字段,因此它們不會(huì)擴(kuò)展并且不會(huì)導(dǎo)致干擾問題或EMI問題。再一次,引用Dan Beeker的話說,“一切都與空間有關(guān)”。我能給設(shè)計(jì)師的最好的建議是專注于領(lǐng)域。必須包含字段。這需要適當(dāng)?shù)碾娐钒宥询B,正確的電路分區(qū)。正確的路由,層更改等等。
Ralph Morrison最近發(fā)布了一本名為'Fast Circuit Boards/Energy Management'的書。本書將告訴設(shè)計(jì)人員他們真正需要了解的有關(guān)電路中能量管理的信息,以幫助控制干擾,EMI和信號(hào)完整性問題。非常重要的出版物。
7。與制造商合作
我鼓勵(lì)人們?cè)谡n堂上做的一件事就是了解制造商制作的電路板。換句話說,如果您要獲得6層,8層或10層電路板,請(qǐng)找出制造商想要構(gòu)建的天然6層,8層或10層電路板。什么是電介質(zhì)?什么是銅重量?找到一種圍繞該板設(shè)計(jì)的方法。圍繞這些電介質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圍繞銅重量設(shè)計(jì)。即使在不同的層上需要不同的線寬來達(dá)到50或60歐姆的某個(gè)目標(biāo)阻抗,或者其他什么。
圍繞制造商的建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。讓他們知道你的工廠圖紙,“這是你的6層,這是你的8層或這是你的10層?!比绻氵@樣做,他們將獲得更好的吞吐量。我們?cè)谶^去已經(jīng)做到了這一點(diǎn),我們的制造商甚至在阻抗控制非常嚴(yán)格的12層,14層和16層電路板上實(shí)現(xiàn)了90%的高吞吐量。
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