Проектирование высокоскоростных печатных плат — это важный аспект современной электроники, где целостность сигнала и производительность имеют первостепенное значение. Обеспечение того, чтобы ваша печатная плата могла обрабатывать высокоскоростные сигналы без проблем, требует тщательного планирования и внедрения лучших практик. Ниже мы рассмотрим 11 основных практик маршрутизации высокоскоростных печатных плат, которые могут значительно улучшить производительность и надежность вашего дизайна.

Совет 1: Маршрутизация с контролируемым импедансом с постоянным расстоянием

Контролируемый импеданс имеет большое значение для целостности высокоскоростных сигналов. Это означает, что вы должны сохранять ширину и расстояние между дорожками одинаковыми, чтобы импеданс дорожки соответствовал вашему проекту. В противном случае вы получите отражения сигнала, которые могут исказить или потерять ваши данные. Совет по реализации: используйте инструменты моделирования, чтобы определить, какую ширину и расстояние дорожек вам нужно. Не забудьте учесть диэлектрическую постоянную материала печатной платы, так как она влияет на импеданс.

Совет 2: Избегайте размещения компонентов или переходных отверстий между дифференциальными сигналами

Когда вы размещаете компоненты между парами, это нарушает импеданс и вызывает отражения, что нарушает данные. Импеданс нарушается, потому что меняется путь импеданса, что мешает паре компенсировать шум и поддерживать чистоту сигнала. Поэтому нужно держать путь пар чистым, чтобы сигналы могли проходить без помех и продолжать правильно работать.

Совет 3: Поддерживайте углы трассировки 135°

Резкие углы, особенно изгибы на 90°, могут вызвать нарушения импеданса и отражения сигнала. Это происходит потому, что резкие изгибы изменяют эффективную ширину трассы, что приводит к вариациям импеданса. Чтобы избежать этих проблем, рекомендуется использовать углы в 135° для изгибов трасс. Углы в 135° обеспечивают более плавный переход сигнала, снижая вероятность деградации сигнала и улучшая общую производительность.

Совет 4: Используйте правило 3W для минимизации связи трасс

Перекрестные помехи являются большой проблемой в проектах высокоскоростных печатных плат. Это происходит, когда сигналы в смежных трассах мешают друг другу. Чтобы минимизировать перекрестные помехи, используйте правило 3W. Правило 3W гласит, что расстояние между трассами должно быть не менее трех ширин самих трасс. Следуя правилу 3W, электромагнитные поля, создаваемые каждой трассой, с меньшей вероятностью будут взаимосвязаны с соседними трассами, снижая вероятность перекрестных помех.

Совет 5: Размещение компонентов, переходных отверстий и конденсаторов развязки

Размещайте свои конденсаторы развязки как можно ближе к выводам питания ваших высокоскоростных микросхем. Таким образом, вы минимизируете индуктивность вашей сети питания и обеспечите путь с низким импедансом для высокочастотного шума. Кроме того, если вы правильно размещаете переходные отверстия, вы можете сократить длину сигнальных путей и избежать ответвлений, которые могут вызвать отражения сигнала. В итоге: тщательное размещение ваших компонентов и переходных отверстий улучшит производительность и долговечность ваших высокоскоростных печатных плат.

Совет 6: Защищайте чувствительные сигналы с помощью планов заземления

Планы заземления важны, потому что они обеспечивают стабильную опорную плоскость для высокоскоростных сигналов. Они также помогают уменьшить электромагнитные помехи (EMI), поглощая и перенаправляя шум. Размещая непрерывный план заземления под слоями высокоскоростных сигналов, вы можете значительно уменьшить потенциал помех.

Совет 7: Используйте цепной маршрутинг, чтобы избежать ответвлений

Чтобы избежать ответвлений, мы используем цепной маршрутинг. Цепной маршрутинг соединяет компоненты последовательно, так что сигнальный путь остается непрерывным и без ответвлений. Используя цепной маршрутинг, мы сохраняем целостность сигнала и минимизируем вероятность отражений сигнала.

Tip 7: Use Daisy Chain Routing to Avoid Stubs

To avoid stubs, we use daisy chain routing. Daisy chain routing connects components in series, so the signal path is continuous and there are no branches. By using daisy chain routing, we maintain signal integrity and minimize the chance of signal reflections.

Совет 8: Не маршрутизируйте сигналы над разделенными плоскостями

Когда вы маршрутизируете высокоскоростные сигналы над разделенными плоскостями, это может вызвать нарушения импеданса и проблемы с целостностью сигнала. Разделенная плоскость возникает, когда у вас есть разрывы или пробелы в опорной плоскости. Это может нарушить сигнальный путь и вызвать отражения и шум. Чтобы сохранить целостность сигнала, необходимо обеспечить непрерывную опорную плоскость для высокоскоростных сигналов. Это предотвратит несоответствие импеданса и обеспечит надежное заземление сигнала, что уменьшит шум и помехи. Избегайте разделенных плоскостей и поддерживайте непрерывный сигнальный путь, правильно планируя и разрабатывая вашу плату.

Совет 9: Поддерживайте постоянную ширину трасс

Если вы не будете поддерживать постоянную ширину трасс, у вас возникнут несоответствия импеданса. Это означает, что ваши сигналы будут отражаться и искажаться. Чтобы поддерживать постоянную ширину трасс, используйте хорошие инструменты для проектирования и следуйте рекомендациям производителя по размерам трасс. Таким образом, импеданс остается постоянным по всей плате, что означает, что вы не потеряете сигнал, и ваше высокоскоростное оборудование будет работать должным образом.

Совет 10: Увеличьте расстояние между сигналами за пределами узких мест

Чтобы уменьшить перекрестные помехи, увеличьте расстояние между высокоскоростными сигналами, особенно за пределами узких мест. Увеличивая расстояние между сигналами, вы уменьшаете потенциальное электромагнитное взаимодействие, что минимизирует вероятность перекрестных помех. Эта практика помогает поддерживать целостность сигнала и уменьшить шум, что улучшает общую производительность печатной платы.

Совет 11: Разделяйте аналоговые и цифровые плоскости заземления

Изолируя аналоговые и цифровые плоскости заземления, шум, создаваемый цифровыми цепями, содержится и не влияет на аналоговые цепи. Эта практика улучшает производительность и надежность печатных плат со смешанными сигналами, обеспечивая точную и без помех передачу как аналоговых, так и цифровых сигналов.

Заключение

Трассировка высокоскоростных печатных плат является сложной, но необходимой частью современного проектирования электроники. Следуя этим 11 лучшим практикам, вы можете улучшить производительность и надежность ваших высокоскоростных цепей. Управляемая импедансная трассировка, минимизация сигнальных путей, маршрутизация дифференциальных пар и правильное экранирование — это лишь некоторые из важных техник, которые могут помочь вам достичь хорошей целостности сигнала. Всегда проверяйте свой проект через симуляцию, чтобы выявить потенциальные проблемы на ранней стадии и убедиться, что ваш конечный продукт соответствует необходимым стандартам производительности.