Τι είναι ένα PCB υψηλής ταχύτητας;
Ένα PCB με συχνότητα μετάδοσης σήματος πάνω από 1 GHz ονομάζουμε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος υψηλής ταχύτητας.
Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της χρήσης PCB υψηλής ταχύτητας;
Για τη βελτίωση της συχνότητας του σήματος και την επίλυση του προβλήματος EMI των ηλεκτρονικών προϊόντων, κατασκευάστηκαν PCB υψηλής ταχύτητας. Αφού ο σχεδιασμός του PCB υψηλής ταχύτητας σημείωσε μεγάλη επιτυχία, η συμβολή του στην EMI είναι ολοένα και πιο σημαντική. Σχεδόν το 60% των προβλημάτων EMI μπορούν να λυθούν από PCB υψηλής ταχύτητας.
Ποια υλικά χρησιμοποιούνται σε PCB υψηλής ταχύτητας;
Υλικά με αντοχή στη θερμότητα, μηχανική ανθεκτικότητα και καλή (αξιοπιστία)
Υλικά με σταθερές παραμέτρους Dk/Df (μικρός συντελεστής διακύμανσης με συχνότητα και περιβάλλον)
Υλικά με καλό έλεγχο αντίστασης
Υλικά με χαμηλή τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου χαλκού
Συνιστάται η επιλογή υφασμάτων από ίνες γυαλιού με μικρά επίπεδα ανοίγματα.
Ποιες συμβουλές πρέπει να λάβω υπόψη όταν σχεδιάζω ένα PCB υψηλής ταχύτητας;
Πολλές συμβουλές για το σχεδιασμό ενός PCB υψηλής ταχύτητας περιγράφονται παρακάτω.
1) Χρησιμοποιήστε λογισμικό σχεδιασμού με προηγμένες επιλογές
Οι μηχανικοί πρέπει να γνωρίζουν το λογισμικό σχεδιασμού που μπορεί να παρέχει προηγμένες επιλογές. Τα εργαλεία λογισμικού απαιτούν πολλά εξελιγμένα χαρακτηριστικά για να μπορούν να σχεδιάζουν PCB υψηλής ταχύτητας σε λογισμικό CAD. Πρέπει να έχετε καλύτερη κατανόηση των ισχυρών εργαλείων CAD.
2) Δρομολόγηση υψηλής ταχύτητας
Όταν πρόκειται για δρομολόγηση υψηλής ταχύτητας, οι σχεδιαστές πρέπει να κατανοήσουν τους κανόνες της βασικής δρομολόγησης, συμπεριλαμβανομένης της μη αποκοπής των στρωμάτων εδάφους και της διατήρησης της δρομολόγησης σύντομη. Επομένως, αποτρέψτε την αλληλεπίδραση σε μια ορισμένη απόσταση στις ψηφιακές γραμμές και θωρακίστε όλους τους παράγοντες που μπορεί να δημιουργήσουν παρεμβολές για την ακεραιότητα του σήματος.
3) Δρομολόγηση με έλεγχο σύνθετης αντίστασης
Για ορισμένα σήματα περίπου 40-120 ohms, χρειάζονται αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης. Η χαρακτηριστική αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης αποκαλύπτεται από κεραίες και πολλά διαφορικά ζεύγη.
Οι σχεδιαστές πρέπει να κατανοήσουν πώς να υπολογίζουν το πλάτος της δρομολόγησης και την απαραίτητη στοίβαξη της τιμής της σύνθετης αντίστασης. Εάν η τιμή της σύνθετης αντίστασης δεν είναι σωστή, μπορεί να έχει σοβαρό αντίκτυπο στο σήμα, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφή δεδομένων.
4) Ίχνη με αντιστοίχιση μήκους
Υπάρχουν πολλές γραμμές στο δίαυλο μνήμης υψηλής ταχύτητας και στο δίαυλο διασύνδεσης. Αυτές οι γραμμές μπορούν να λειτουργούν σε πολύ υψηλές συχνότητες, επομένως το σήμα θα πρέπει να μεταδίδεται ταυτόχρονα από τον αποστολέα στον δέκτη. Επιπλέον, απαιτεί ένα χαρακτηριστικό που ονομάζεται αντιστοίχιση μήκους. Επομένως, τα πιο κοινά πρότυπα ορίζουν τις τιμές ανοχής που πρέπει να αντιστοιχιστούν στο μήκος.
5) Ελαχιστοποιήστε την περιοχή του κυκλώματος επιστροφής ρεύματος
Οι σχεδιαστές PCB υψηλής ταχύτητας πρέπει να ακολουθούν βασικούς κανόνες, όπως ο σχεδιασμός ενός συνεχούς στρώματος γείωσης και η μείωση της επιφάνειας του κυκλώματος επιστροφής ρεύματος βελτιστοποιώντας την τρέχουσα διαδρομή επιστροφής της δρομολόγησης, καθώς και την τοποθέτηση πολλών ραμμένων διόδων.
Ποιες είναι μερικές βέλτιστες πρακτικές για την κατασκευή PCB υψηλής ταχύτητας;
Οι δεξιότητες σχεδιασμού PCB υψηλής ταχύτητας έχουν κατακτηθεί, γεγονός που διασφαλίζει την ακεραιότητα του σήματος.
Τα υλικά των PCB υψηλής ταχύτητας επιλέγονται κατάλληλα για να διασφαλίζεται η απόδοση της μετάδοσης σήματος.
Πραγματοποιείται έλεγχος παραγωγής. Τα κύρια σημεία ελέγχου κατά την παραγωγή είναι το πλάτος των κυκλωμάτων, η απόσταση των στρωμάτων, οι επιμεταλλώσεις με χαλκό, το πάχος του χαλκού των κυκλωμάτων, το πάχος της μάσκας συγκόλλησης κ.λπ.
Ποιο είναι το κόστος ιδιοκτησίας όταν πρόκειται για PCB υψηλής ταχύτητας;
Οι ακόλουθοι παράγοντες θα επηρεάσουν το κόστος των PCB υψηλής ταχύτητας.
Υλικό (το υλικό του υποστρώματος, το πάχος του υποστρώματος, το πάχος του χαλκού)
Ο εξοπλισμός κατασκευής που χρησιμοποιείται
Δυσκολία παραγωγής
απαιτήσεις του πελάτη
Η επιλεγμένη μέθοδος συσκευασίας
Η επιλεγμένη μέθοδος παράδοσης
Πώς να σχεδιάσετε PCB υψηλής ταχύτητας;
Ο σχεδιασμός PCB υψηλής ταχύτητας είναι μια σχετικά πολύπλοκη διαδικασία που απαιτεί πλήρη εξέταση των σημάτων, της αντίστασης, των γραμμών μετάδοσης και πολλών άλλων τεχνικών στοιχείων. Τα ακόλουθα τεχνικά σημεία μπορούν να παρέχουν κάποια αναφορά.
Χρησιμοποιήστε πολλαπλές στρώσεις για δρομολόγηση εύλογα.
Όσο μικρότερο είναι το καλώδιο μεταξύ των ακίδων των συσκευών κυκλώματος υψηλής ταχύτητας, τόσο το καλύτερο.
Εφαρμογή εδάφους surround για ιδιαίτερα σημαντικές γραμμές σήματος ή τοπικές μονάδες.
Η γραμμή σήματος υψηλής συχνότητας που τοποθετείται στο επιφανειακό στρώμα είναι επιρρεπής να παράγει μεγαλύτερη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Η γραμμή σήματος υψηλής συχνότητας πρέπει να τοποθετείται μεταξύ του επιπέδου ισχύος και του στρώματος γείωσης. Η παραγόμενη ακτινοβολία θα είναι πολύ μικρότερη λόγω της απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από το στρώμα ισχύος και το κάτω στρώμα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός PCB υψηλής ταχύτητας και ενός τυπικού PCB;
Για ένα τυπικό PCB, οι άνθρωποι ανησυχούν κυρίως για το βραχυκύκλωμα, τη μόνωση και άλλα ζητήματα του μεταλλικού σύρματος. Ωστόσο, με την επιδίωξη υψηλής απόδοσης ηλεκτρονικών προϊόντων, η συχνότητα μετάδοσης σήματος πρέπει να αυξηθεί και οι άνθρωποι ανησυχούν περισσότερο για τον σχεδιασμό ακεραιότητας σήματος των PCB υψηλής ταχύτητας.
Υπάρχουν ειδικές εκτιμήσεις κατά το χειρισμό PCB υψηλής ταχύτητας;
Ειδικές εκτιμήσεις έγκεινται στον σχεδιασμό και την παραγωγή PCB υψηλής ταχύτητας κατά το χειρισμό PCB υψηλής ταχύτητας.
Το μήκος της διαφορικής δρομολόγησης πρέπει να ταιριάζει.
Η δρομολόγηση δεν πρέπει να διασχίζει ημιτελή επίπεδα γείωσης.
Μην τοποθετείτε σημεία δοκιμής σε διαφορικές γραμμές σήματος υψηλής ταχύτητας.
Μην δρομολογείτε γραμμές σήματος υψηλής ταχύτητας κοντά ή κάτω από κρυστάλλους, ταλαντωτές, τροφοδοτικά μεταγωγής, οπές στερέωσης, μαγνητικές συσκευές ή τσιπ περιοδικών σημάτων.
Προσπαθήστε να δρομολογήσετε γραμμές σήματος υψηλής ταχύτητας στο επάνω και στο κάτω στρώμα με ένα πλήρες στρώμα εδάφους αναφοράς. Δεν συνιστάται η δρομολόγηση των γραμμών στο εσωτερικό επίπεδο.
Διατηρήστε την απόσταση από το σήμα υψηλής ταχύτητας μέχρι την άκρη του στρώματος εδάφους αναφοράς πάνω από 90 χιλιοστά.
Δώστε προσοχή στον χειρισμό της καλωδίωσης της πρίζας και του βύσματος.
Το πλάτος του ίχνους Coppe, ο χώρος και η δομή διάταξης πρέπει να ελέγχονται με ακρίβεια για να ανταποκρίνονται στην τιμή της σφιχτής σύνθετης αντίστασης.
Οι δοκιμές αντίστασης TDR απαιτούνται συνήθως όταν τελειώνουν τα PCB υψηλής ταχύτητας.
Πρέπει να επιλέγονται οι κατάλληλοι τύποι υλικών για να ανταποκρίνονται στις επιθυμητές λειτουργίες.
Απαιτείται φινίρισμα επίπεδης επιφάνειας για PCB υψηλής ταχύτητας και πάντα συμβουλεύουμε την ENIG για την επεξεργασία επιφάνειας ENEPIG.
Ποιος είναι ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων που μπορεί να επιτευχθεί σε ένα PCB υψηλής ταχύτητας;
Ο θεωρητικός μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων που μπορεί να επιτευχθεί σε ένα PCB υψηλής ταχύτητας είναι μακράν 10,0 GPs (Gigabits ανά δευτερόλεπτο), αλλά αυτό βελτιώνεται συνεχώς.
Απαιτούνται ειδικά εργαλεία ή διαδικασίες κατά το σχεδιασμό ενός PCB υψηλής ταχύτητας;
Υπάρχουν απαραίτητα εργαλεία λογισμικού σχεδιασμού PCB και εργαλεία προσομοίωσης EDA που χρησιμοποιούνται κατά το σχεδιασμό ενός PCB υψηλής ταχύτητας όπως Cadence, Mentor, PADS, Altium, HyperLynx, HFSS, ADS κ.λπ.
Αξίζει να σημειωθεί ότι ένα εργαλείο λογισμικού μπορεί να είναι κατάλληλο για ένα έργο PCB, ενώ ένα άλλο εργαλείο λογισμικού μπορεί να χρησιμοποιηθεί καλύτερα για άλλους τύπους έργων. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να βρείτε το κατάλληλο εργαλείο λογισμικού σχεδιασμού PCB.
Ποιες είναι οι βασικές προδιαγραφές και οι προμηθευτές υλικού PCB υψηλής ταχύτητας;
Υλικό υψηλής ταχύτητας μπορεί να είναι FR4, κεραμικό, PTFE ή ενισχυμένο υλικό PTFE με 1 Ghz έως 100 Ghz. Υπάρχουν διάσημοι προμηθευτές υλικών PCB υψηλής ταχύτητας όπως: Rogers, ISOLA, Ventec, ITEQ, TUC, SHENGYI, Panasonic, Taconic κ.λπ.