PCB پرسرعت چیست؟
ما PCB با فرکانس انتقال سیگنال بالاتر از 1 گیگاهرتز را برد مدار چاپی پرسرعت می نامیم.
مزایای استفاده از PCB های پرسرعت چیست؟
برای بهبود فرکانس سیگنال و حل مشکل EMI محصولات الکترونیکی، PCBهای پرسرعت تولید شدند. پس از اینکه طراحی PCB پرسرعت به موفقیت زیادی دست یافت، سهم آن در EMI اهمیت فزاینده ای پیدا کرد. تقریبا 60 درصد از مشکلات EMI را می توان با PCB های پرسرعت حل کرد.
چه موادی در PCB های پرسرعت استفاده می شود؟
مواد با مقاومت حرارتی، چقرمگی مکانیکی و خوب (قابلیت اطمینان)
مواد با پارامترهای Dk / Df پایدار (ضریب تغییرات کوچک با فرکانس و محیط)
مواد با کنترل امپدانس خوب
مواد با زبری کم سطح فویل مسی
انتخاب پارچه الیاف شیشه با دهانه های مسطح کوچک توصیه می شود.
هنگام طراحی PCB پرسرعت چه نکاتی را باید در نظر بگیرم؟
چند نکته در مورد طراحی PCB با سرعت بالا در زیر توضیح داده شده است.
1) از نرم افزار طراحی با گزینه های پیشرفته استفاده کنید
مهندسان باید نرم افزار طراحی را بدانند که بتواند گزینه های پیشرفته ای را ارائه دهد. ابزارهای نرم افزاری به ویژگی های پیچیده زیادی نیاز دارند تا بتوانند PCB های پرسرعت را در نرم افزار CAD طراحی کنند. شما باید درک بهتری از ابزارهای قدرتمند CAD داشته باشید.
2) مسیریابی با سرعت بالا
هنگامی که صحبت از مسیریابی با سرعت بالا می شود، طراحان باید قوانین مسیریابی اولیه را درک کنند، از جمله عدم بریدن لایه های زمین و کوتاه نگه داشتن مسیر. بنابراین، لطفاً از تداخل در یک فاصله معین در خطوط دیجیتال جلوگیری کنید و از تمام عواملی که ممکن است برای یکپارچگی سیگنال تداخل ایجاد کنند محافظت کنید.
3) مسیریابی با کنترل امپدانس
برای برخی از سیگنال های حدودا 40-120 اهم، آنها به تطبیق امپدانس نیاز دارند. تطابق امپدانس مشخصه توسط آنتن ها و بسیاری از جفت های دیفرانسیل آشکار می شود.
طراحان باید بدانند که چگونه پهنای مسیریابی و مقدار لازم امپدانس را محاسبه کنند. اگر مقدار امپدانس صحیح نباشد، ممکن است تاثیر جدی بر سیگنال داشته باشد که می تواند منجر به خراب شدن داده ها شود.
4) ردیابی با تطبیق طول
خطوط زیادی در گذرگاه حافظه پرسرعت و اتوبوس رابط وجود دارد. این خطوط می توانند در فرکانس های بسیار بالا کار کنند، بنابراین سیگنال باید به طور همزمان از فرستنده به گیرنده منتقل شود. علاوه بر این، به یک ویژگی به نام تطبیق طول نیاز دارد. بنابراین، متداول ترین استانداردها مقادیر تلورانسی را که باید با طول مطابقت داشته باشند، تعریف می کنند.
5) مساحت مدار برگشت جریان را به حداقل برسانید
طراحان PCB با سرعت بالا باید از قوانین اساسی مانند طراحی یک لایه زمین پیوسته و کاهش مساحت مدار برگشت جریان با بهینه سازی مسیر برگشت جریان مسیریابی و همچنین قرار دادن تعداد زیادی Vias دوخته شده پیروی کنند.
بهترین روش ها برای ساخت PCB های پرسرعت چیست؟
مهارت‌های طراحی PCB با سرعت بالا تسلط دارند، که یکپارچگی سیگنال را تضمین می‌کند.
مواد PCBهای پرسرعت برای اطمینان از عملکرد انتقال سیگنال به درستی انتخاب شده اند.
کنترل تولید انجام می شود. نقاط کنترل اصلی در طول تولید عبارتند از: عرض مدارها، فاصله لایه ها، ویزهای روکش شده با مس، ضخامت مسی مدارها، ضخامت ماسک لحیم کاری و غیره.
وقتی صحبت از PCB های پرسرعت می شود، هزینه مالکیت چقدر است؟
عوامل زیر بر هزینه PCBهای پرسرعت تأثیر می گذارد.
مواد (مواد بستر، ضخامت بستر، ضخامت مس)
تجهیزات ساخت مورد استفاده
سختی تولید
نیازهای مشتری
روش بسته بندی انتخاب شده
روش تحویل انتخاب شده
چگونه PCB پرسرعت طراحی کنیم؟
طراحی PCB با سرعت بالا یک فرآیند نسبتا پیچیده است که نیاز به در نظر گرفتن کامل سیگنال ها، امپدانس، خطوط انتقال و بسیاری از عناصر فنی دیگر دارد. نکات فنی زیر می تواند مرجعی باشد.
از چند لایه برای مسیریابی به طور معقول استفاده کنید.
هرچه فاصله بین پایه های دستگاه های مدار پرسرعت کمتر باشد، بهتر است.
محیط های زمینی را برای خطوط سیگنال مهم یا واحدهای محلی پیاده سازی کنید.
خط سیگنال فرکانس بالا که روی لایه سطحی قرار می گیرد مستعد تولید تشعشعات الکترومغناطیسی بزرگتر است. خط سیگنال فرکانس بالا باید بین لایه قدرت و لایه زمین قرار گیرد. تابش تولید شده به دلیل جذب امواج الکترومغناطیسی توسط لایه قدرت و لایه زیرین بسیار کمتر خواهد بود.
تفاوت بین PCB پرسرعت و PCB استاندارد چیست؟
برای یک PCB استاندارد، مردم عمدتاً نگران اتصال کوتاه، عایق و سایر مسائل سیم فلزی هستند. با این حال، با پیگیری عملکرد بالای محصولات الکترونیکی، فرکانس انتقال سیگنال باید افزایش یابد و مردم بیشتر نگران طراحی یکپارچگی سیگنال PCB پرسرعت هستند.
آیا هنگام کار با PCBهای پرسرعت ملاحظات خاصی وجود دارد؟
ملاحظات ویژه در طراحی و تولید PCB با سرعت بالا در هنگام کار با PCBهای پرسرعت نهفته است.
طول مسیریابی دیفرانسیل باید مطابقت داشته باشد.
مسیریابی نباید از سطوح زمینی ناقص عبور کند.
نقاط تست را روی خطوط سیگنال پرسرعت دیفرانسیل قرار ندهید.
خطوط سیگنال پرسرعت را نزدیک یا زیر کریستال ها، نوسانگرها، منابع تغذیه سوئیچینگ، سوراخ های نصب، دستگاه های مغناطیسی یا تراشه های سیگنال دوره ای هدایت نکنید.
سعی کنید خطوط سیگنال پرسرعت را در لایه های بالا و پایین با یک لایه زمین مرجع کامل هدایت کنید. مسیریابی خطوط در هواپیمای داخلی توصیه نمی شود.
فاصله سیگنال پرسرعت تا لبه لایه زمین مرجع را بیش از 90 میلی متر نگه دارید.
به نحوه کار سیم کشی سوکت و کانکتور توجه کنید.
عرض، فضا و ساختار ردیابی Coppe باید دقیقاً کنترل شود تا مقدار امپدانس تنگ را برآورده کند.
آزمایش‌های امپدانس TDR معمولاً زمانی لازم است که PCBهای پرسرعت تمام شوند.
انواع مواد مناسب باید انتخاب شود تا عملکرد مورد نظر را برآورده کند.
یک سطح صاف برای PCBهای با سرعت بالا مورد نیاز است و ما همیشه ENIG را برای عملیات سطح ENEPIG توصیه می کنیم.
حداکثر سرعت انتقال داده قابل دستیابی بر روی PCB با سرعت بالا چقدر است؟
حداکثر سرعت تئوری انتقال داده قابل دستیابی بر روی PCB پرسرعت 10.0GPs (گیگابیت در ثانیه) است، اما این به طور مداوم در حال بهبود است.
آیا هنگام طراحی PCB پرسرعت به ابزار یا فرآیند خاصی نیاز است؟
ابزارهای نرم افزار طراحی PCB و ابزارهای شبیه سازی EDA مورد نیاز برای طراحی PCB پرسرعت مانند Cadence، Mentor، PADS، Altium، HyperLynx، HFSS، ADS و غیره وجود دارد.
شایان ذکر است که یک ابزار نرم افزاری ممکن است برای یک پروژه PCB مناسب باشد، در حالی که ابزار نرم افزاری دیگر می تواند برای انواع دیگر پروژه ها بهتر استفاده شود. بنابراین، بسیار مهم است که ابزار نرم افزار طراحی PCB مناسب را پیدا کنید.
مشخصات اساسی و تامین کنندگان مواد PCB با سرعت بالا چیست؟
مواد با سرعت بالا می توانند FR4، سرامیک، PTFE یا مواد تقویت شده PTFE با فرکانس 1 گیگاهرتز تا 100 گیگاهرتز باشند. چندین تامین کننده معروف مواد PCB با سرعت بالا مانند: Rogers، ISOLA، Ventec، ITEQ، TUC، SHENGYI، Panasonic، Taconic و غیره وجود دارد.