При проектировании высокоскоростных печатных плат (PCB) технологические вариации и другие факторы могут существенно повлиять на фактическое сопротивление. Автоматизированные инструменты проектирования могут не всегда выявить эти нюансы, поэтому проактивный подход и защитное проектирование становятся ключевыми. Вот как можно решить основные проблемы в проектировании высокоскоростных печатных плат.
1. Конфигурация структуры слоев
Хорошо настроенная структура слоев является основой для обеспечения целостности сигнала (SI) и электромагнитной совместимости (EMC). Желательно, чтобы был хотя бы один сплошной слой для контроля импеданса и качества сигнала. Консультанты по EMC также могут рекомендовать заполнять наружные слои заземлением для управления электромагнитным излучением.
Однако такая конфигурация иногда может приводить к переходным токам, особенно если силовые и заземляющие слои слишком удалены друг от друга, что вызывает увеличенные токовые петли и шум. Основные проблемы включают:
- Перекрестные помехи: Увеличенное расстояние между сигнальными слоями усиливает перекрестные помехи.
- Токовые петли: Увеличенная площадь петли может ухудшить EMC.
- Контроль импеданса: Увеличенное расстояние снижает точность контроля импеданса.
Чтобы минимизировать эти эффекты, основные силовые и заземляющие слои должны быть расположены рядом и находиться в центре структуры слоев.
2. Контроль характеристического импеданса
Стабильная структура слоев эффективно управляет импедансом, создавая предсказуемые линии передачи. Некоторые высокоскоростные устройства, такие как CMOS, работают при сопротивлении около 70Ω, в то время как TTL-устройства требуют от 80Ω до 100Ω. Контроль импеданса должен быть точным, особенно когда сигнальные слои примыкают к другим проводникам, что может вызвать вариации.
Однако инструменты контроля импеданса могут не обнаружить некоторые слои или участки меди, влияющие на импеданс. Например, соседние металлические слои могут действовать как ненадежные заземляющие плоскости, увеличивая EMI. Правильная конфигурация слоев и единообразная разводка помогают поддерживать импеданс.
3. Управление задержкой
При моделировании следует учитывать как емкость компонентов, так и влияние корпуса. Такие факторы, как распределенная емкость и непараллельные трассы, могут нарушить расчетную задержку, которая варьируется в зависимости от допусков производства и конфигурации слоев. При использовании сигнальных слоев с соседним заземляющим слоем важно правильно рассчитать задержку, принимая во внимание вариации емкости, особенно в плотных макетах печатных плат.
4. Вопросы EMC
Различные конструктивные детали влияют на EMC, включая:
- Слоты в слое питания: Они могут действовать как антенны, особенно если находятся рядом с металлическими корпусами.
- Индуктивные компоненты: Размещение индуктивных элементов слишком близко друг к другу может создать трансформаторы и привести к возникновению нежелательных сигналов.
- Неполные заземляющие слои: Низкий импеданс внутреннего слоя вызывает высокие переходные токи.
Защитные стратегии проектирования, такие как правильная структура слоев и стратегия разводки, имеют решающее значение. Важные аспекты, такие как выравнивание слоев и контролируемое размещение переходных отверстий, создают прочную основу для контроля EMC.
WWPCB проводит исследования в области специальных технологий обработки, таких как обычные двухсторонние платы, толстые медные платы, высокочастотные платы, платы HDI, жестко-гибкие платы, гибкие платы FPC, платы с глухими отверстиями и платы-носители ИС. Предоставляет услуги по проектированию печатных плат, компоновке печатных плат, созданию прототипов печатных плат и сборке печатных плат
