Yüksek-Density Interconnects'in Meydanlaştırılması
Yoğun PCB yerleşimlerinde yüksek hızlı sinyal kesintisi, modern elektronik tasarımının en zorlu yönlerinden biri haline geldi.Dektörler artış ve sinyal hızı hız hızları hızlanıyor, mühendisler bu görevi her milimetrenin bakır ve her bir şekilde ortaya çıkardığı potansiyel bozulmaları özellikle de değişmeden bırakıyor: sürücüden gelen sinyal bütünlüğünü sağlamak (EMI) ancak uzay, tabaka sayması ve ısı yönetimi, yoğun yönetimdeki teorik uygulamaları pratik olarak sunmak için gerekli olan ilkeleri sunmak.
Dense Çevrelerinde Yüksek Hızlı Sinyal Davranışlarının Temelleri
Belirli bir routing tekniklerine girmeden önce, yoğunluktan neden aşırı baskılar sinyal bütünlüğü sorunlarını anlamak önemlidir. Yüksek hızlı sinyaller hızlı kenar oranları (zarar ve sonbahar zamanları) yüksek frekanslı harmonikler üretir: Yoğun yapılarda, parçalar ve aksesuarlar kapasitif ve indüktif darbeler.
- [FONT=0)Transmission Line Effects:[Dönetici:[Dönetici:0)Transmission Line Effects:[Dönetici:[Dönderlik)[Dönderlik süresi bir kez daha sona erdiğinde, iz değişken dielektrik yayılımı ve bitişik yapılardan daha zorlanır.
- [FONT:0)Crosstalk:[Dönetici: 0 3) Kapacitive ve indüktif darbeler arasında, kurban sinyalleri bozabilecek gürültü yaratır.
- [FONT=0]Parasitik Reaktasyon:[Dönetici:[Dönetici:0) Parasitik Reaktasyon ve kapasitance. yoğun olarak, sinyal yolundaki birkaç bağlantı bu etkiler nedeniyle artış gösterir.
- [FONT:0)Return Path Discontinuities:) Yüksek hızlı sinyalin geri dönüş uçağı uçaktaki en yakın referans uçaktaki akışları (örneğin, ayrılıklar, boşluklar veya yuvalar) geri dönüş akımını caydırmak, döngüyü ve radyasyon oluşturmak.
Bu temelleri kabul etmek, takip eden özel uygulamalar için sahneyi ayarlar.
Katman Stack-Up Optimizasyonu Dense Boards
Katmanların Doğru Numarasını Seçin
Dense düzeni genellikle düşük seviyeli bir geri dönüş yollarına ve kalkanlara sahip birden çok zemin ve güç uçağı gerektirir. Altı katmanlı bir yığınlama orta yoğunluk için yaygındır, ancak birçok diferansiyel çift ile yüksek hızlı tasarımlar sekiz veya on katmanı gerektirir. Bu düzenleme her bir yüksek hızlı uç katmanı doğrudan bitişik bir düzleme sahip olacaktır. Örneğin, tipik bir sekiz katmanlı bir yığın alanı olabilir: Signal-Ground-Signal-Power-Ground-Ground-Signal-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Signal-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Signal-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Signal-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Signal-Ground-Ground-Ground-Ground-Ground-Signal-Ground-Ground-Ground-G
Dielektrik Malzeme Seçme
Yüksek hızlı routing için Rogers 4350B veya Isola IS620 gibi düşük ölçekli malzemeler standart FR-4 üzerinde tercih edilir, daha pahalıya rağmen, hangi genişliklere dar ve spacing sıkı olduğu kritiktir.Her zaman kontrollü el hatları için Dk değerleri belirtilir.
Pre-preg ve Core Kalınlık
Signal ve referans uçakları arasındaki inceler, sıkı darbelere izin verir, bu da çapraz kattan daha düşük bir yığına sahiptir. ancak, çok ince bir dielektrik artışları kapasitance, sürücüyü yükleme. HDI tasarımları için ortak bir başlangıç noktası, seçilen malzemeler ve iz geometrileri ile uyumlu bir yığın hesap makinesi kullanın.
HDI Boards için en iyi uygulamaları Routing Best Practices for HDI Boards
Kısa, Doğrudan bir Microstrip Yaklaşımı ile Yollar
Altın kural şu şekilde devam ediyor: yüksek hızlı sinyalleri mümkün olduğunca kısa tutmak. Yoğun düzenlerde, bu genellikle saat jeneratörleri gibi kritik bileşenleri koymak anlamına gelir, SerDes transceivers ve yüksek hızlı bellek kontrolleri mümkün olduğunca kısa sürede şarj edilebilir.For Differential çiftler için, mümkün olan yay şeklinde virajları kullanın.
Geometry ile Impedance Kontrollü Impedance Through Geometry
Yoğun tasarımlarda, iz genişliği, bakır kalınlığı, dielektrik yüksekliği ve dielektrik sabitleri tarafından belirlenir. Sık sık sık sık sık sık daraltılması zorlanır (örneğin, 4-5 milyon için 50 {{ için 4mil dielektrik). Bu, dirençsiz kayıplara karşı gelir, ancak tüm uzunlukta şarj edici hesaplar için gereklidir ve diğer sinyallerinizi doğrulamak için EDA aracınızda en az 3× boşluk tutmak gerekir.
Diferansiyel Pair Hassasiyetle İlişkiyi Durduruyor
USB 3.0, PCIe Gen 4/5 gibi yüksek hızlı arayüzler ve 10 Gigabit Ethernet, çift sıkı bir şekilde yönlendirilme konusunda güvenmektedir (örneğin, ±5 mil boyunca her zaman yukarı yukarı yukarı yukarı yukarı yukarı yukarı yukarı doğru yukarı doğru bir şekilde kullanılmalıdır).
Yüksek Hızlı ve Düşük Hızlı İşaretlerin Ayrılması
Yoğun düzenlerde, gürültülü alanların fiziksel ayrılması kritiktir. Grup, belirli bir routing kanalında birlikte, analog, güçten ve düşük hızlı kontrol sinyallerinden ayrı olarak, bir zemin izi veya bakır dolu bir moat. her bir üst hızda 10-20 mil boyunca bir süre boyunca bir araya gelir.
Guard Traces and Coplanar Waveguide
Özellikle hassas sinyaller için (örneğin, RF veya saat hatları), polis tarafından dalga kılavuzunu kullanarak göz önünde bulundurulur (CPWG) konfigürasyonu: iki tarafta zeminli zemin düzlemleri ile üst tabakada bir iz sağlar ve aynı tabakada dakırdaklı düzleme bağlanır.
Crosstalk için Trace Spacing Kuralları
Crosstalk, en az 3× iz genişliği (3W kuralı) en az bir şekilde sabit ve kapasitif darbeyi takip etmek için bir alan için kullanılabilir.Sürücük bir çiftliği kullanarak bir geçiş yolu ile, çift-to-konuşağıtlı çiftleri tutmak, en az 5× çiftlerin boşluğa sahip olması gerekir.Her zaman bir rotayı kontrol etmek için bir geçişle karşılaşır.
Via Minimization and Optimization
Her bir işlem giriş sırasında (tipik olarak 0,5-1 nH) ve kapasitance (0.1-0.5 pF) Yoğun bir düzende, kaçış için kullanım isteği yüksek, ancak her bir sürümde sinyal kalitesi ile limit yüksek hız sinyalleri en fazla iki geçişle (örneğin, iç sinyal katmanına ve farklı bir üst bölgeye geri dönme) tekrar kullanmak için kullanılır.
Yerleşme ve Geri Dönüş
Dağlıksız Katı Zemin Planları
Sürekli bir zemin uçağı, yüksek hızlı sinyal bütünlüğü için en etkili unsurdur. Yoğun tasarımlarda, sinyal tabakaları genellikle birden fazla katmana yol açmalı, ancak her sinyalin altında sürekli geri dönüş yolu olması gerekir. asla, üst frekans geri dönüş yolundan kaynaklanan bir boşlukta yüksek frekanslı bir sinyale sahip olmak için.
Vias: Sayı ve Yer
Stitching vias birlikte zemin uçakları birbirine bağlanır ve geri dönüş yollarını azaltır. Geminin kenarlarını her bir katmandan diğerine yüksek hızlı bir sinyale doğru dikmek için yere dikin.Bu, geri dönüş akımının 1 GHz sinyaline kısa bir yol olmasını sağlar. ek olarak, bir BGAout alanının etrafındaki kenarlarını kullanarak bir dizi dikme alanı kullanın.
Signal Integrity için Stratejileri Belirlenmesi
Seri Tesih (Kaynak Tesih)
Noktasal izler için, bir seri direnç (tipik olarak 22-33 ULL) sürücü çıktısında sürücüyü en aza indirmek için onar ve yansımaları kapatarak, merdivenleri kapat.In boards, keep the sentenceor as close to the driver pin as possible - within 200 ml. Use a 0402 or 0201 package to minimize ayak izin ve parasitic inductance.
Paralel Tesih (Load TORN)
Tek yönlü otobüsle işaretlenen işaretler için (örneğin, saat hatları), yükdeki paralel bir son direnici yansımaları absorbe edebilir. Ancak, bu alıcı pins'i mümkün olduğunca yakın bir şekilde kullanır.
RC Networks ile AC T kararlılık
DC güç tüketimi endişe verici olduğunda, bir RC ağı (düşünce R ve C) DC yükleme olmadan yüksek frekanslı eşleştirme sağlayabilir. Bu, ortalama DC seviyesinin korunması gereken saat hatlarında yaygındır.
Simülasyon ve Doğrulama
Pre-Layout ve Post-Layout Simülasyonu
Yoğun HDI tasarımları, tek başına başparmak kurallarına güvenmek yetersizdir. Pre-layout simülasyonu (en azından iki tam simülasyon gibi teknikler) ilk rout parametrelerini seçmeye yardımcı olur ve son optimizasyondan sonra özel bir dikkat edin - alıcının gerçek geometrisini yakalayın (örneğin, birim aralığının en az %70'i) iyi bir sinyal sinyalidir.
Tasarım Kuralı Check (DRC) Otomasyon
Modern EDA araçları, 5 milyon dolarlık bir uyum için özel DRC kurallarına izin verir ve sayı limiti ile DRC'yi sıklıkla tasarım aşamasından önce kısıtlayıcı bir yönetici olarak çalıştırın. Örneğin, "HighSpeed Differential" için net sınıfları tanımlamak için% 10'luk bir tolerans ile, 5 milyonun maksimum uzunluğu yanlış bir uyum sağlar ve 2. sıra sınırlaması ile DRC'yi sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık çalıştırın.
Vaka Çalışması: 16-Layer bir PCIe Gen 4 Switch Board
Bu uygulamaları eylemde göstermek için, bir PCIe Gen 4 geçişi için yoğun 16 katmanlı bir tasarım düşünün.Topla sekiz routing katmanı kullanır (dördüncü üst, dört alt) Her biri bir zemin düzlemiyle çiftleşir.
- Katliamları boyunca tutarlı Dk elde etmek için düşük büyüklükte Megtron 6 malzeme kullanın.
- Ek olarak çift iz genişliği 4.2 milyona kadar, 85 ULL dielektrik üzerinde yer üzerinde 6 milyona kadar boşluk.
- Tüm PCIe çiftlerini üst ve iç tabakaların üzerine dikti, çift başına ikiden fazla bir süre yoktu. Stitching zemin vias 50 milyona kadar her sinyale yerleştirildi.
- Her yüksek hızlı kanal etrafında 15 milyonluk bir iç içe devam bölgesine devam edin.
- Tüm referans saatleri için sürücüde seri sonlandırma (33 ULL) kullanmak.
Posta simülasyonu sonrası, alıcıdaki göz yüksekliği 320 mV idi ( 100 mV minimuma sahip), ve jitter 12 ps rms idi - özellikle de, gemi ilk başta EMI pre-compliance geçti.
Deeper Çalışma için Dış Kaynaklar
Yüksek hızlı yönlendirme yeteneklerini daha da geliştirmek için aşağıdaki yazar kaynaklarına danışın:
- [FONT:0)Altium Tasarımcı Yüksek Hızlı Tasarım Kuralları) - kısıtlama üzerine ayrıntılı rehberlik.
- [FONT=0)Cadence PCB Tasarım Blog: Yüksek Hız PCB İşareti İçin Tamamlanmış Tedarikçi - Endüstri uzmanlarının Pratik Tavsiyesi.
- [FONT=0) PCB Tasarım için IPC Standartları[Dönem: 1] - Yasaklama, yığınlama ve toleranslar için Resmi standartlar.
- [FONTDÜSÜ:0)Signal Integrity Journal) – Peer-Rektörlü makaleler ve yoğun routing zorlukları üzerinde vaka çalışmaları.
- [FONT:0)NXP Uygulama Not: Yüksek Hızlı PCB Tasarımı – Derin beyaz kağıt iletim hattı teorisini kapsayan.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Yoğun PCB yerleşimlerinde yüksek hızlı sinyal kesintisi, disipline edilmiş, çok yönlü bir yaklaşım gerektirir.Geçmiş yığını optimize ederek, kontrol edilen kuralları ve kesintiye uğratmayı taahhüt ederek, bu en iyi uygulamaları sadece parasitics aracılığıyla elde etmek ve sağlam zeminlendirmek, mühendisler en kalabalık tahtalarda bile güvenilir performans elde edebilir. Simülasyon, basit kuralların kaçırılabilir sorunları yakalamakta ve sitelerin emlak ve parkını azaltmakta devam edecektir.