המונחים: Gigahertz Frontier

ממשקים מהירים מודרניים כגון PCI Express Gen 5, DDR5, ו 400 Gigabit Ethernet לדחוף לוחות מעגלים מודפסים לתוך התחום של הנדסה מיקרוגל. במהירויות אלה, כל מילימטר של נחושת וכל מיקרון של חלל דיאלקטרי מתכתיב אם עיצוב פועל ללא הפיכה או נכשל ללא הפסק עקב שגיאות תזמון גיאו עדינות או פיסות.

כשל לייעל רוחב עקבות וחיתוך יכול להוביל להשתקפות, הפרעה מוגזמת, אלקטרומגנטית (EMI), ובסופו של דבר, כשל מערכת. מאמר זה מספק מדריך מקיף, הנדסי ממוקד כדי לקבל את ההחלטות הפריסה הנכונות לשמירה על שלמות אות מהירה גבוהה מהרעיון להמצאת.

הבנת יסודות אותות

שלמות אותות (SI) היא המחקר של איכות אות בחיבורים חשמליים.שיעורי הקצה הופכים מהירים יותר (בכפוף לזמני עלייה), הממדים הפיזיים של עקבות ה- PCB הופכים גדולים מבחינה חשמלית ביחס לאורך הגל של האות.מעבר זה מ-subed-element כדי להפיץ התנהגות היא שורש של אתגרים עיצוב מהיר ביותר הבנה של הפיזיקה שמאחורי המעבר הזה הוא חיוני עבור עקבות וספא.

המונחים:

עקבות על PCB נתונים אינם מנצח מושלם.הוא מציג התנגדות מבוזרת (R), אינדוקציה (L), התנהגות (G), ו- capacitance (C) באורך יחידה. כאשר אורך הפיזי של עקבות עולה בערך 1-עשר של אורך הזמן של האות הוא עלייה של גובה החסימה, חייב להיות מותאם כקו שידור.

בעיית הצלב

קרוסקול מתרחש כאשר שדות אלקטרומגנטיים מזוג עקבות aggressor לתוך עקבות הקורבן.הההה זו באה לידי ביטוי כרעש ויכולה להציג את תזמון Jitter או שינוי כוזב.מנגנון ההקצאה הוא שילוב של אינדוקציה הדדית (ההפיכה חינוכית) ואופטימיזציה הדדית של הפיכה מינימלית (התקפיכות) היא ירידה משמעותית בשכבות הסחר החיצוניות, בעיקר קדימה ויציאה לאחור בין הרצועות הקדמיות הקדמיות).

התפקיד הקריטי של PCB Stackup

חישובים מעצבי וחיתוך אינם קיימים בוואקום.הם קשורים באופן מהותי לערערימת PCB.קבוע הדיאלקטרי (Dk או Er) של חומרי הליבה והקדמה, גורם הניתוק (Df או אובדן שיזוף), ואת עובי האבחון הנדרש על ידי חומרים חשמליים (Dack) על ידי חומרי שדה אלקטרומגנטיים, אך לעתים קרובות, על ידי גירוי גבוה יותר, הם כוללים את רמות נמוכות יותר, אך ורקמות, אך ורקמות, אך ורקמות גבוהות יותר, אך הן ניתנות, הן אינן ניתנות ל-DR.

Trace Width: Control Impedance and Current

רוחב Trace הוא המשתנה העיקרי להגדרת האימפולס האופייני של נתיב אות.זה גם מכתיב את ההתנגדות DC ואת יכולת ההחלמה הנוכחית.אופטימיזציה של רוחב עקבות דורשת איזון דרישות חשמל אלה נגד המציאות של ייצור PCB.ההמטרה היא אימפולס עבור ממשקים חד-פעמיים מהירים ביותר הוא 50 ⁇ ± 10%, בעוד יעד זוגות שונים 85 ⁇ או ⁇ 100.

מיקרוסטריפ לעומת Stripline topologies

הגיאומטריה של מטוס ההתייחסות יחסית לציור מגדירה את הטופולוגיה. עקבות מיקרוסטריפ שוכנים על שכבות חיצוניות עם מטוס התייחסות יחיד מתחתיהם.הם מציעים מהירויות התפשטות מהירות יותר וקלות יותר לדפוס.עם זאת, הם יוצרים שדות אלקטרומגנטיים חיצוניים חזקים יותר והם רגישים יותר לבעיות EMI וגורמים סביבתיים (כמו ורריאציות עוביים ממכרות קבורות על שכבות פנימיות ומהירות בין שני מטוסים צרימים) למטרים יותר.

חישוב קידוד Characteristic Impedance

חישוב מידות של מיקום עבור אימפולס מטרה מסוים דורש פתרונות שדה מיוחדים. כלים כמו Polar Instruments SI9000, Ansys Q3D, או קוד פתוח משתמשים רוחב עקבות (W), עובי (T), גובה דיאלקטרי (H), וקבוע דיאלקטרי (Er) כדי ליישר Z0. נוסחה סטנדרטית עבור חסימה מיקרו-סטרופה היא:

(ב) ⁇ 0 (87/ ⁇ (Er + 1.41)) * ln(5.98 * H / 0.8 * W + T))

בעוד נוסחה זו מספקת הערכה גסה, מחסניות מודרניות דורשות 2D או 3D לחלץ בחשבון עבור וכו 'הגורם, מכרמאסק, ואפקטי זכוכית Weave.עבור לוח 4layer 4 מיקוד 50 ⁇ על שכבה חיצונית, את העקב עשוי לנוע בין 8 מילימטרים ל-15 מילימטרים, בהתאם עובי הליבה צריך להשתמש LTF מהימן:0Freaves: 1Firdstirds לפני ביצוע בדיקות ראשוניות כדי לבצע: 1Fimpasd.

יכולת ביצוע נוכחית ו- IPC-2152

רוחב Trace אינו רק נקבע על ידי אימפולסים.החושה חייבת גם להיות רחבה מספיק כדי לשאת את זרם DC הנדרש ללא חימום מופרז או ירידה מתח.תקן IPC-2152 (אשר החליף את IPC-2221) מספק תרשימים אמפיריים עבור קביעת אזור המעבר הנדרש על ידי מעבר קבוע 1F מבוסס על עלייה אפשרית טמפרטורה וטמפרטורה מתפתלת.

Trace Spacing: The Primary Defense Against Crosstalk

ברגע שרוחב העקב מוגדר לעמוד במטרות של אימפולס, אופטימיזציה קריטית הבאה היא התכווצות בין עקבות.הלחיצתו קובעת ישירות את הקופה בין רשתות סמוכים.הגדלת המרחק בין תוקפנות ונקודות קרב הוא טכניקת מייגציה יעילה הרבה יותר מאשר צמצום כוח הנהיגה או הוספת סינון.

כללי 3W ו-5W

(הכללים של האגודל פותחו כדי להנחות את העטיפה על בסיס המרחק קצה-לחדש ביחס לרוחב העקב (W) הכלל 3W קובע כי החיתוך המרכזי-למרכז של שתי עקבות צריך להיות לפחות שלוש פעמים רוחב העקב (כלומר פער קצה-לחדש הוא 2W).

הנחיות שונות

אותות שונים מסתמכים על ההפיכה הדוקה בין P ו- N עקבות כדי לדחות רעש משותף-מודד.התביעה של Intra-pair (S) מחושבת כדי להשיג את המכשולים השונים של המטרה (Zdiff) מערכת יחסים נפוצה היא Zdiff ⁇ 2 *0 * 0 * 0.48 * אורך ( 0.96 / H) אם הספא הוא ראה גם את הדימום קבוע, כולל את הדימום, כולל את הניכות, כולל את הדימום, כולל את הדימום קבוע, כולל את הדימום, אם הוא צורך בתדירות גבוהה מדי, כולל את הדימום, כולל את הדימום, אם הוא צורך, כולל את הדימום, אם הוא צורך בתדירות גבוהה מדי, אם הוא צורך להחליף את הדימום, אם הוא צורך להחליף את הדימום, אם הוא צורך בתדירות גבוהה מדי, אם זה חייב להיות מצמצם את הדימום, אם הוא צורך להחליף את הדימום, כולל את הדימום, כולל את הדימום קבוע, אם זה צריך להיות מוגבל מדי, אם זה חייב להיות מוגבל מדי, אם הוא חסר לחץ דם קבוע, אם הוא חסר לחץ דם קבוע, אם הוא צורך בתדירות, אם הוא צורך בתדירות גבוהה מדי, אם זה, אם זה, אם זה, אם

אגרסיביות, קורבנות ואסטרטגיות החלמה

זיהוי רשתות נטו הן תוקפנות והן קורבנות הוא צעד קריטי בסקירה עיצובית.רשתות הפיכה גבוהות במהירות גבוהה (כמו שעונים או פיסות נתונים) הם תוקפים חזקים. רשתות בעלות נמוכה, בולטות גבוהה (כמו קווי רצף או קלטות אנלוגיות) הם קורבנות רגישים בכל פעם, יש להפריד אותם על ידי לפחות מטוס או להציב על שכבה אחרת (או על ידי חסימת גבול) אך ורק על ידי מרווחי גבול (או נדיבות) או ⁇ ).

The Rise Time Factor: Why Frequency Isn't Everything

אחת הטעויות הנפוצות ביותר בעיצוב מהיר מתמקדת רק בתדר השעון תוך התעלמות מהזמן עלייה האות. ב- ICs הדיגיטלי המודרני, ככל שהמעבר הטרנסיסטאור מהיר יותר, זמן העלייה המהיר יותר, ללא קשר למהירות השעון. שעון איטי עם זמן עלייה מהירה מאוד יכול לגרום לבעיות זהות חמורות.

תדירות הברך (F knee)

תדירות הברך (F knee) מייצגת את רכיב התדר המשמעותי ביותר בסימן דיגיטלי.זה נקבע על ידי 10 עד 90% זמן עלייה (Tr), באמצעות הנוסחה: FLT:0F knee= 0.35 / טריסבארטר 4 עבור הגבלת זמן (לדוגמה, ממשק LPD5 פועל ב 6.4 Gbps יש קצת זמן של 156 ps.

Bandwidth ו-Data Rate Correlation

מהנדסים מבלבלים לעיתים קרובות את שיעור הנתונים (Gbps) עם רוחב פס (GHz) עבור אות לא-חזרה-to-Zero (NRZ), תדירות השעון הבסיסית היא חצי משיעור הנתונים.עם זאת, כפי שנדון, רוחב הפס הנדרש כדי לשמר את הקצוות האות מוכתב על ידי תדירות הברך. ערוץ חייב לעבור עד F kne עם מינימום של אטמומנטציה ופיזור רוחב פס.

ייצור אמיתי וסובלנות

עיצוב הוא רק טוב כמו הלוח שנבנה.אופטימיזציה של רוחב עקבות וספאם חייב לקחת בחשבון את הריאציות הסטטיסטיות הטבועות בייצור PCB. Ignoring סובלנות יכול לגרום עיצוב כי מדמה באופן מושלם אבל נכשל בייצור עקב שינויים בתהליך.

Etch Factor ו-Copper Weight

עקבות אידיאליים יש לחלוטין חצוצרה מלבנית.עם זאת, גירוד כימי הוא תהליך איזוטרופי שמסיר נחושת מאוחר יותר כמו גם אנכי, יצירת צורה מלכודות.יחס וכו 'ה (חצי וכו 'מפולגת על ידי מאוחר יותר וכו 'קצב) בדרך כלל נע בין 2:1 ל 4:1. זה תחת רדיפה פירושו העליון של השכבה הוא צר יותר מאשר התחתון עבור 50 דונם תוכנן על ידי צבע בפועל.

תוצאות של Soldermask and Surface End Effects

Soldermask פועל כמו ציפוי דיאלקטרי דק על עקבות השכבה החיצונית.יש לו קבוע דיאלקטרי בדרך כלל בין 3.5 ל-4.5. החלת מכרמסק מוריד את החסימה האופיינית של חישובים מיקרו-סטריפ על ידי 2 עד 4 ⁇ כי זה למעשה מגביר את קבוע dielectric סביב העקבות.המהירות הגבוהה ביותר חייב לקחת בחשבון עבור עובי מכרה מראש שלהם Goldbrication, בדומה להפסדים (LDL), אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא יכול להיות גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, כלומר, כלומר, הפסד Immererli גבוה (I) או Immererli נמוך יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא יכול להשפיע על ידי ניקל (ID) הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, כלומר, אם כי הוא יכול להשפיע על ידי ניקל-L גבוה, אם כי הוא יכול להשפיע על ירידה גבוהה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, אם כי הוא גבוה יותר, על ידי ניקל-L גבוה יותר, אם כי הוא יכול להשפיע על ירידה גבוהה מאוד, 000) על ידי

תכנון ל-Vandor Capabilities

כל מברק PCB הגדיר מינימום של עקבות ויכולות חלל, בדרך כלל החל מ 3 mil 3 mil 3 חלב עבור טכנולוגיה סטנדרטית 2.5 mil / 2.5 mil או קטן יותר עבור טכנולוגיה מתקדמת. Pushing עבור ההנקה המינימלית המוחלטת על פני כל הלוח דחף עלות ולהפחית את התשואות.com כרוך בשימוש מחסנים הדוקים רק כאשר הכרחי (כגון אזורי מעריצים) ומרגיע אותם במידת האפשר (בטווח ארוך), מקבילה) כדי לשפר את יכולת ניהול של 3.

טכניקות אופטימיזציה מתקדמות

מעבר לכללים הבסיסיים של רוחב וספאם, מעצבים מתקדמים משתמשים בטכניקות ספציפיות כדי להפיק ביצועים מקסימליים מהקשרים שלהם.אסטרטגיות אלה מטפלות בהיבטים הלא-אידיאולוגיים של פריסות PCB בעולם האמיתי.

אופטימיזציה של החזרה

(ההדגשה היא האויב של עיצוב מהיר במהירות גבוהה.סימן נסיעה במורד עקבות חייב להיות בעל מסלול חוזר משותף הדוק ישירות מתחת או מעליו, אם עקבות חוצים פערים במטוס הקרקע, או מעברים ללא חזרה קרובה דרך, אזור הלולאה מתרחב באופן דרמטי, הגדלת אינדוקציה וגורם הפסקות מנעולים חמורים ו- EMIFLT:0reas ללא חזרה נוחה דרך עלייה משמעותית של ארבעה שלבים, כלומר, באמצעות שינוי מהיר יותר, על ידי שינוי יעיל יותר, בין אם הוא מסוגל להפחתה משמעותית של ארבעה.

Via Geometry and Back-Drilling

ויה גמגמים - החלק הלא בשימוש של חבית דרך המשתרעת מעל שכבת היעד - מתנהג כמו מגמגמות מהדהדות שמדכאות איכות אות.ב תדרי הברך שבו אורך הזווית שווה רבע גל, העוקץ יוצר קצר בצומת, מה שגורם לסנטימטר עמוק בתוך אובדן הסימון:0Back-d-dowingFLT:1 (נקרא גם cro-Fly-suring) שיפור משמעותי של ריצוף.

מחיקת עקבות באזורים של Dense

באזורים צפופים של BGA, זה בלתי אפשרי מבחינה גופנית לשמור על רוחב של היעד עבור כל אות.מעצבים חייב באופן זמני "לכבוש" את העקב לרוח צרה יותר כדי לברוח בין כריות.הכלל הקריטי לצוואר הוא למזער את אורך הקטע המגביל.הקטע הצוואר-הלמטה צריך להיות קצר יותר מאשר משך הזמן העולה - כך שהאימפולסיביות אינה יוצרת מיד השתקפות משמעותית של שטח זהה.

הדרך אל Robust Signal Integrity

אופטימיזציה של רוחב עקבות וספאינג היא פעולה איזון בין הגיאומטריה האידיאלית, את המגבלות המעשיות של הייצור, ואת המציאות הכלכלית של עלות הלוח.אין תשובה אחת "שגויה" עבור כל עיצוב.המטרה היא להפוך את הניקונים המסחריים המיודעים על תדרי האות הספציפיים, עלייה פעמים, ותקציבי רעש של המערכת.