发布日期：2024-01-12 来源: 网络 阅读量（ ）
BWIN官方平台PCB 高速电路板 Layout 设计指南为了满足当今电子产品的需求，数字电路的速度变得越来越快。高速设计曾经是一个冷门的电子产品领域，但如今，大多数产品至少会有一部分需要 “高速设计”。这些设计要求设计师按照高速规则和要求布置电路板；而对部分设计师来说BWIN官网，这是一个全新的领域。为此，本文总结了一些最常见的高速 为了满足当今电子产品的需求，数字电路的速度变得越来越快。高速设计曾经是一个冷门的电子产品领域，但如今，大多数产品至少会有一部分需要 “高速设计”。这些设计要求 PCB 设计师按照高速规则和要求布置电路板；而对部分设计师来说，这是一个全新的领域。为此，本文总结了一些最常见的高速 PCB 设计准则，希望对您的高速 layout 设计有所助益。 虽然在开始设计高速 PCB layout 之前有很多内容需要设置，但大多数人都没有过多地考虑原理图。设计师应该验证元件、仿真电路，并完成设计。但原理图本身是否已经为 layout 准备妥当？如果设计师不能轻松地理解电路的意图，杂乱无序的原理图会让 PCB layout 难上加难。例如BWIN官网，高速信号路径需要按顺序摆放，以便设计者能够在 layout 中模拟器件的位置。标记出希望 layout 团队清楚了解的设计区域也很有帮助。其中包括： 用于高速设计的器件 footprint 必须像 PCB layout 一样进行检查和验证，同时也会涉及一些额外的資料库方面的工作。例如，为了在高频或射频设计中保证信号完整性，可能需要修改使用的 footprint 以减少焊盘尺寸。此外，一些 footprint 可能要缩减到最小尺寸，以适应高密度设计的要求。不过，器件的 footprint 应该尽可能地遵循行业和制造商的规范，以符合可制造性设计 (DFM) 的要求。许多设计工具，如 Cadence Allegro PCB Editor，可以提供在线库浏览功能，用于拉取指定供应商的 footprint 模型。 在开始 layout 设计之前，必须选择用于制造高速电路板的材料。恶劣的工作环境可能需要更坚固的电路板结构，需要使用材料的物理特性来计算受控阻抗布线： ●FR-4 的介电常数可能无法保持所需要的阻抗值，或者导致设计出现超出可接受范围的信号损失。 PCB 器件也需要由制造商进行审查和确认。鉴于当下的供应链问题，需要确保在开始设计之前有可用的元件。 高速设计需要特定的板层堆叠，以便实现 EMI 屏蔽和信号完整性。首先要考虑在内部层纳入一个完整、连续的接地平面。许多电路板在整个电路板堆叠上还设置了多个接地平面层，用于微带线或带状线配置中的多层传输线布线。板层堆叠需要在 PCB CAD 数据库中建立，也可从外部来源导入。在这方面，如果 PCB 设计系统能够与供应商直接沟通来交换堆叠信息，则会十分有帮助，如下面的视频所示： PCB 设计系统通常有一套非常全面的设计规则和约束条件，可以针对设计进行设置。标准的电路板设计使用器件和网络类来指定间距规则、走线宽度、过孔和其他约束。对于高速设计，应该设置一套全新的规则，包括： 可以为每个设计设置这些规则；或者在许多情况下，从另一个 layout 中导入，以减轻设计师的工作量。 设置的最后一项是参数。参数非常重要，包括显示参数，如颜色和填充模式、网格、布线偏好和其他一系列参数。通过管理这些参数，设计师可以提高使用工具时的效率。 高速设计的器件摆放依然需要与标准设计摆放遵循相同的规则。为了平衡起见，元件应均匀地分布在电路板周围，而且需要遵循制造和测试设计规则（DFM 和 DFT）。其中包括器件与其他元件、电路板特征和电路板边缘的间距。高温运行的器件应集中在一起，以尽可能多地利用电路板上的区域来散热，并且必须注意不能阻碍空气在电路板上的流动。连接器和其他人机接口元件应摆放在技术人员容易接触到的地方，不同的电源应相互分散放置。 高速设计的不同之处在于，它需要在整个设计中实现最佳的信号完整性。信号完整性的主要部分取决于接地平面上有清晰的信号返回路径，以及确保数字和模拟电路彼此分离。因此，除了要支持所需的走线布线外，器件摆放还必须确保清晰的信号返回路径和电路隔离。为了完成这种复杂的器件摆放，通常最好是在电路板上布置实际元件之前进行布图规划。布图规划有助于划分电路的功能分区，同时不需要不断地移动元件。 前文提到，在制定器件摆放计划的同时，应一同规划电源分配网络 (PDN)。接下来，我们来了解一些 PDN 的设计建议。 在高速电路板中，精心设计 PDN 对电路板的最终电气性能至关重要。如果没有清晰的信号返回路径，电路板可能会产生大量的噪声，导致产生错误的信号，干扰电路的正常运行。还可能导致其他信号完整性问题，如 EMI 和接地反弹。在参考平面上找不到清晰返回路径的返回信号，最终可能会耦合到任何它们可以找到的返回路径上，其中也包括其他走线。这种无意的耦合将产生共模电流，共模电流可能会产生电磁辐射，并带来额外的噪声。 ●在对高速传输线进行布线时，确保它们在相邻的接地平面上有一条清晰的信号返回路径。在较高的速度和频率下，会自然而然地在走线周围形成返回路径，因此很容易规划。 ●在这些连接中，每一个连接都需要一个尽可能靠近电源引脚的旁路电容，以获得最佳的电源滤波效果。 当电路板上的器件布置妥当时，设计将有一个基本的模板，表明走线应该如何布置。不过需要注意，我们很可能仍然要移动元件，以完善和调整布线——就像在任何 PCB 设计中一样。 ●确保充分遵循线长、匹配长度、宽度、间距、层、受阻抗控制的布线参数、差分对、走线调整和过孔分配的设计规则和约束条件。 ●不要在接地平面的空隙或断开处布线。这可能会破坏信号的清晰返回路径，并有可能造成前面讨论的信号完整性问题。 ●对于敏感的信号（如时钟线和差分对），确保它们与其他布线之间留有额外的间隙，通常是标准走线宽度的三倍。 ●避免通过高速传输线改变层的属性，但如果非要这样做，要尽量使它们与同一接地平面相邻，以获得信号返回路径。如果层的过渡段比层对更远，就在信号过孔旁边使用一个接地过孔作为返回路径的过渡。 本文列出的高速 PCB 的设计准则远非详尽无遗，但已足够帮助我们开始着手高速 PCB 设计。另外，记得要充分使用 CAD 工具的功能。除了上文已经谈到的设计规则和约束条件外，Cadence PCB 设计工具还有许多其他高效功能助力高速设计，如： ●在设计中BWIN官网，像使用过孔一样使用高速结构（替换、在Constraint Manager中设定）。 ●Allegro Constraint Compiler：将设计指南转换为设计规则，实现规则同源，帮助设计者快速准确复用规则。
