La conception de PCB haute vitesse est un aspect crucial de l’électronique moderne, où l’intégrité et la performance du signal sont primordiales. S’assurer que votre PCB peut gérer des signaux haute vitesse sans problème nécessite une planification méticuleuse et la mise en œuvre des meilleures pratiques. Ci-dessous, nous explorons 11 pratiques essentielles de routage des PCB haute vitesse qui peuvent améliorer de manière significative les performances et la fiabilité de votre conception de PCB.

Conseil 1 : Routage à impédance contrôlée avec espacement constant

L’impédance contrôlée est essentielle pour l’intégrité du signal haute vitesse. Cela signifie que vous devez maintenir la même largeur et le même espacement des traces afin que l’impédance de la trace corresponde à celle que vous avez conçue. Sinon, vous aurez des réflexions de signal qui peuvent corrompre ou perdre vos données. Conseil de mise en œuvre : utilisez des outils de simulation pour déterminer la largeur et l’espacement des traces nécessaires. N’oubliez pas de prendre en compte la constante diélectrique du matériau du PCB car elle affecte l’impédance.

Conseil 2 : Évitez de placer des composants ou des vias entre les signaux différentiels

Lorsque vous placez des éléments entre les paires, cela perturbe l’impédance et cause des réflexions, ce qui altère les données. L’impédance est perturbée car cela modifie l’impédance du chemin, ce qui nuit à la capacité de la paire différentielle à annuler le bruit et à maintenir la pureté du signal. Donc, vous devez garder le chemin des paires dégagé pour que les signaux puissent passer sans être perturbés et continuer à fonctionner correctement.

Conseil 3 : Maintenez des angles de trace de 135°

Les angles vifs, en particulier les courbes à 90°, peuvent provoquer des discontinuités d’impédance et des réflexions de signal. Cela se produit car les courbes serrées modifient la largeur effective de la trace, ce qui entraîne des variations d’impédance. Pour éviter ces problèmes, il est recommandé d’utiliser des angles de 135° pour les courbes de trace. Les angles de 135° offrent une transition plus douce pour le signal, réduisant les risques de dégradation du signal et améliorant les performances globales.

Conseil 4 : Utilisez la règle des 3W pour minimiser le couplage des traces

Les interférences électromagnétiques (crosstalk) sont un gros problème dans les conceptions de PCB haute vitesse. Elles se produisent lorsque les signaux dans les traces adjacentes interfèrent les uns avec les autres. Pour minimiser ces interférences, utilisez la règle des 3W. La règle des 3W stipule que l’espacement entre les traces doit être au moins trois fois la largeur des traces elles-mêmes. En suivant la règle des 3W, les champs électromagnétiques générés par chaque trace sont moins susceptibles de se coupler avec les traces adjacentes, réduisant ainsi les risques d’interférences.

Conseil 5 : Placement des composants, vias et condensateurs de découplage

Placez vos condensateurs de découplage aussi près que possible des broches d’alimentation de vos CI haute vitesse. De cette manière, vous minimisez l’inductance de votre réseau de distribution d’alimentation et fournissez un chemin à faible impédance pour les bruits haute fréquence. De plus, si vous placez vos vias correctement, vous pouvez réduire les longueurs des chemins de signal et éviter les extrémités mortes qui peuvent provoquer des réflexions de signal. En résumé : un placement soigné de vos composants et vias améliorera les performances et la durabilité de vos PCB haute vitesse.

Conseil 6 : Protégez les signaux sensibles avec des plans de masse

Les plans de masse sont importants car ils fournissent un plan de référence stable pour les signaux haute vitesse. Ils aident également à réduire les interférences électromagnétiques (EMI) en absorbant et en redirigeant le bruit. En plaçant un plan de masse continu sous les couches de signaux haute vitesse, vous pouvez réduire considérablement le potentiel d’interférence.

Conseil 7 : Utilisez le routage en chaîne pour éviter les branches

Pour éviter les branches, nous utilisons le routage en chaîne. Le routage en chaîne connecte les composants en série, de sorte que le chemin du signal est continu et sans branches. En utilisant le routage en chaîne, nous maintenons l’intégrité du signal et minimisons les risques de réflexions de signal.

Conseil 8 : Ne routez pas les signaux sur un plan divisé

Lorsque vous routez des signaux haute vitesse sur un plan divisé, cela peut provoquer des discontinuités d’impédance et des problèmes d’intégrité du signal. Un plan divisé se produit lorsque vous avez des interruptions ou des espaces dans le plan de référence. Cela peut interrompre le chemin du signal et provoquer des réflexions et du bruit. Pour maintenir l’intégrité du signal, vous devez vous assurer que vos signaux haute vitesse disposent d’un plan de référence continu. Cela empêchera les désaccords d’impédance et fournira une terre solide pour le signal, réduisant ainsi le bruit et les interférences. Vous pouvez éviter les plans divisés et maintenir un chemin de signal cohérent en planifiant et en disposant correctement votre carte.

Conseil 9 : Maintenez des largeurs de trace cohérentes

Si vous ne maintenez pas une largeur de trace cohérente, vous aurez des désaccords d’impédance. Cela signifie que vos signaux vont rebondir et se désordonner. Pour maintenir des traces de largeur cohérente, vous devez utiliser de bons outils de conception et suivre les directives du fabricant concernant les dimensions des traces. De cette manière, l’impédance reste constante sur toute la carte, ce qui signifie que vous ne perdrez pas de signal et que votre matériel haute vitesse fonctionnera comme prévu.

Conseil 10 : Augmentez la distance entre les signaux en dehors des zones de goulot d’étranglement

Pour réduire les interférences électromagnétiques, vous devez augmenter la distance entre les signaux haute vitesse, surtout en dehors des zones de goulot d’étranglement. En augmentant l’espacement entre les signaux, vous réduisez le potentiel de couplage électromagnétique, ce qui minimise les risques d’interférences. Cette pratique aide à maintenir l’intégrité du signal et à réduire le bruit, ce qui améliore les performances globales du PCB.

Conseil 11 : Séparez les plans de masse analogiques et numériques

En isolant les plans de masse analogiques et numériques, le bruit généré par les circuits numériques est contenu et empêche d’affecter les circuits analogiques. Cette pratique améliore les performances et la fiabilité des PCB à signaux mixtes, assurant que les signaux analogiques et numériques sont transmis avec précision et sans interférence.

Conclusion

Le routage des PCB haute vitesse est une partie complexe mais nécessaire de la conception électronique moderne. En suivant ces 11 meilleures pratiques, vous pouvez améliorer les performances et la fiabilité de vos circuits haute vitesse. L’impédance contrôlée, la minimisation des chemins de signal, le routage des paires différentielles et le blindage approprié ne sont que quelques-unes des techniques importantes qui peuvent vous aider à obtenir une bonne intégrité du signal. Validez toujours votre conception par une simulation pour détecter les problèmes potentiels dès le début et vous assurer que votre produit final répond aux normes de performance nécessaires.