傳輸線(xiàn)和 PCB 軌道設計

2021-07-15

傳輸線(xiàn)和 PCB 軌道設計

數字設計大致分為兩類(lèi)：低速和高速。“高速”類(lèi)別并不一定意味著(zhù)高時(shí)鐘頻率。相反，它指的是開(kāi)關(guān)期間信號的上升時(shí)間，這會(huì )導致長(cháng) PCB 軌道上的傳播波行為。當 PCB 走線(xiàn)太長(cháng)時(shí)，它需要像傳輸線(xiàn)一樣設計，而不僅僅是具有直流電阻的簡(jiǎn)單導體。

了解如何設計具有受控阻抗和所需帶寬的傳輸線(xiàn)是高速 PCB 設計中的一項重要技能，但您不必手動(dòng)完成所有這些計算。Altium Designer 包括一系列功能，可幫助自動(dòng)執行高速設計中的這些重要任務(wù)，并且可以在標準高速布線(xiàn)工具中訪(fǎng)問(wèn)所有這些功能。繼續閱讀以了解有關(guān)高速數字 PCB 傳輸線(xiàn)的布線(xiàn)和信號完整性的更多信息。

業(yè)界最佳的電子設計平臺，用于電路板中的傳輸線(xiàn)設計和分析。

如果這是您第一次涉足高速設計，那么在創(chuàng )建您的第一個(gè)高速數字版圖之前，需要解決一些基本概念。設計 PCB 走線(xiàn)并了解它們何時(shí)表現出傳輸線(xiàn)行為是高速電路板布線(xiàn)和創(chuàng )建具有確保信號完整性的布局的基礎。如果您的電路板有信號完整性問(wèn)題，它可能無(wú)法正常工作，需要重新設計。

當您需要根據重要的低速和高速規范設計傳輸線(xiàn)和 PCB 走線(xiàn)時(shí)，請注意這些設計指南。請務(wù)必使用業(yè)界最佳的布線(xiàn)工具來(lái)幫助您實(shí)現高速電路板的設計和布局流程的自動(dòng)化。

什么進(jìn)入傳輸線(xiàn)和 PCB 軌道

如果您知道您的 PCB 走線(xiàn)會(huì )表現出傳輸線(xiàn)行為，那么您需要仔細設計 PCB 走線(xiàn)的幾何形狀，以便您的走線(xiàn)具有高速信號標準中定義的特定阻抗值。除了阻抗之外，PCB 布局中還需要保留串擾和損耗，以確保操作期間的信號完整性。PCB 走線(xiàn)的橫截面幾何形狀、走線(xiàn)長(cháng)度和層堆疊都會(huì )影響所有這些區域。

決定 PCB 走線(xiàn)阻抗的重要參數是：

軌道寬度

銅重（軌道厚度）

到最近平面層的距離

PCB基板材料的介電常數和磁導率

這些參數中的每一個(gè)都需要仔細選擇，以確保 PCB 中傳輸線(xiàn)上的信號看到正確的阻抗。目標是防止在走線(xiàn)沒(méi)有正確阻抗、太長(cháng)或耦合太多噪聲時(shí)出現信號完整性問(wèn)題。

設計您的 PCB 層堆棧以防止信號完整性問(wèn)題

防止在錯誤設計的傳輸線(xiàn)上發(fā)生信號完整性問(wèn)題，首先要設計正確的疊層。您的 PCB 層堆棧將包含 PCB 中平面和信號層的排列，放置在 PCB 走線(xiàn)下方的地平面將決定它們的阻抗、與其他走線(xiàn)的耦合強度以及對 EMI 的抗擾度。

Altium Designer 的層堆棧管理器可讓您設計堆棧，以便為傳輸線(xiàn)設置所需的阻抗。您不必使用外部場(chǎng)解算器來(lái)確定為您提供受控阻抗的走線(xiàn)幾何形狀，您需要的一切都可以在 Altium Designer 中找到。

一旦線(xiàn)路長(cháng)度超過(guò)臨界長(cháng)度，您的 PCB 線(xiàn)路就會(huì )像傳輸線(xiàn)一樣工作。

在為您的電路板布局設計傳輸線(xiàn)時(shí)，所有 PCB 基板都表現出需要考慮的色散。

Altium Designer 中的層堆棧管理器可幫助您設計具有特定阻抗的 PCB 走線(xiàn)。一旦您的 PCB 走線(xiàn)的布線(xiàn)距離足夠長(cháng)，Altium Designer 就會(huì )確保您的傳輸線(xiàn)具有所需的阻抗。

Altium Designer 可以輕松設計具有特定阻抗值的傳輸線(xiàn)。

高速 PCB 設計中的布線(xiàn)和長(cháng)度匹配

一旦您的 PCB 傳輸線(xiàn)設計有正確的幾何形狀和阻抗，您就需要使用此設計來(lái)定義電路板上組件之間的印刷跡線(xiàn)。高速 PCB 走線(xiàn)需要以指定的寬度布線(xiàn)以確保阻抗控制，但走線(xiàn)組可能還需要長(cháng)度匹配以確保信號在所需的單位時(shí)間間隔內到達目的地。

最好的布線(xiàn)工具會(huì )自動(dòng)對您的傳輸線(xiàn)施加寬度和長(cháng)度限制。當您在電路板上路由信號時(shí)，您無(wú)需手動(dòng)測量傳輸線(xiàn)長(cháng)度或設置走線(xiàn)寬度。不要手動(dòng)檢查和應用這些約束，而是使用與阻抗控制傳輸線(xiàn)設計直接接口的最佳布線(xiàn)功能集。

Altium Designer 包括用于高速 PCB 的最佳布線(xiàn)功能集

在 Altium Designer 一流的高速 PCB 設計工具中，阻抗控制布線(xiàn)和長(cháng)度匹配很容易。Altium Designer 中的布線(xiàn)引擎直接從您的 PCB 層堆棧中獲取信息來(lái)定義走線(xiàn)寬度，并且可以在布線(xiàn)期間自動(dòng)在您的電路板上應用長(cháng)度調整。只有 Altium Designer 與您的其他設計工具一起提供這些功能，幫助您在創(chuàng )建高級電路板布局時(shí)保持高效。

水下 ROV 板可以是陶瓷或金屬芯 PCB，這將確保操作過(guò)程中的高可靠性和機械穩定性。

您的電路板需要設計為符合重要的 DFM 規則，以確保它可以用于標準的 PCB 制造流程。

正確布線(xiàn)傳輸線(xiàn)將有助于防止高速 PCB 布局中信號之間的串擾。

具有高速信號的密集布局將有很長(cháng)的走線(xiàn)，這些走線(xiàn)會(huì )相互耦合噪聲。Altium Designer 包括確保信號完整性所需的疊層設計和布線(xiàn)工具。

使用設計規則評估您的布局

在您準備制造電路板之前，最好根據您的設計規則檢查您的 PCB 布局，以確保不存在可能導致信號完整性問(wèn)題的錯誤。盡管最好的布線(xiàn)工具會(huì )在您創(chuàng )建 PCB 布局時(shí)將傳輸線(xiàn)設計約束應用于您的線(xiàn)路，但最好檢查整個(gè)布局的間隙、孔和線(xiàn)路尺寸、組件碰撞和其他電氣約束。

Altium Designer 為您提供這些規則驅動(dòng)的設計功能等等。帶有在線(xiàn) DRC 引擎的規則驅動(dòng)設計軟件將在您創(chuàng )建 PCB 布局時(shí)為您運行這些檢查。在您創(chuàng )建布局時(shí)，很容易發(fā)現、修復和防止電路板設計中的錯誤。

Altium Designer 中的綜合設計和制造功能

一旦您的設計完成，Altium Designer 的全套電路板設計功能將幫助您快速為您的制造商生成文檔。Altium Designer 不使用第 3 方軟件，而是直接從您的 PCB 布局中獲取數據并自動(dòng)生成您的制造交付物。沒(méi)有其他 PCB 設計軟件平臺可以如此輕松地將新設計投入全面生產(chǎn)。

Altium Designer 的規則驅動(dòng)設計引擎將您的所有設計和布局功能統一在一個(gè)程序中，幫助您保持高效。

最新版本的 Altium Designer 包括一個(gè)集成的場(chǎng)解算器，可確保您的傳輸線(xiàn)設計具有正確的阻抗。

您可以使用 Altium 365 平臺存儲、共享和訪(fǎng)問(wèn)您的高速設計數據，Altium 365 平臺是業(yè)界唯一的基于云的 PCB 設計協(xié)作平臺。

使用 Altium Designer 中的全套設計功能創(chuàng )建您的高速 PCB

當您需要為任何電子應用設計傳輸線(xiàn)和 PCB 走線(xiàn)時(shí)，請使用業(yè)界最佳的布局、布線(xiàn)、采購和制造功能集。當您切換到 Altium Designer 時(shí)，您會(huì )發(fā)現所有這些關(guān)鍵的電路板設計功能以及更多功能。