Die Qualität des Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs vom Treiber bis zum Kollektor auf der Leiterplatte aufrechtzuerhalten, ist keine leichte Aufgabe. Eines der schwierigsten Probleme ist der Umgang mit den daraus resultierenden Verzögerungen und den damit verbundenen Zeitverzögerungen. Um diese Verzögerungen zu bewältigen, müssen wir die Länge der Folgezeit berechnen, um die PCB-Support-Steuerung bedarfsgerecht umzusetzen. Ich zeige Ihnen das Verfahren. Hochfrequenz-Leiterplatte Design erfordert auch selektive Material für Leiterplatten.
Suche nach einem Hochgeschwindigkeits-PCB-Design
Laut Physik bewegen sich schnelle Signale im Vakuum oder durch die Luft mit einer ähnlichen Geschwindigkeit wie Licht.
Auf der Suche nach Hochgeschwindigkeits-PCB-Design:
Gemäß der Materialwissenschaft breiten sich elektromagnetische Signale im Vakuum oder in der Luft mit einer Lichtgeschwindigkeit aus, das heißt:
Vc = 3 x 108 m/s = 186,000 Meilen/s = 11.8 Zoll/ns
Aufgrund des Einflusses der Dielektrizitätskonstante (Er) des PCB-Materials durchläuft das Signal die PCB-Übertragungsleitung langsamer. Darüber hinaus beeinflusst auch die Struktur der Übertragungsleitung die Signalgeschwindigkeit.
Es gibt zwei allgemeine PCB-Strukturen:
- Streifenleitung
- Mikrostreifen
Die Gleichungen zur Berechnung der Signalgeschwindigkeit auf einer Hochfrequenz-Leiterplatte sind unten aufgeführt:
Kennzahlen:
Vc ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder in der Luft
Er ist die dielektrische Festigkeit des PCB-Materials
Ereffis die zwingende dielektrische Konsistenz für Mikrostreifen; ihr Wert liegt zwischen eins und Er und wird ungefähr wie folgt angegeben:
Ereff≈ (0.64 Er+ 0.36) (1c)
Ermittlung der verursachenden Verzögerung (TPD)
Die Ausbreitungsverzögerung ist die Zeit, die ein Zeichen benötigt, um über eine Einheitslänge der Übertragungsleitung zuzunehmen.
So bestimmen wir die Diffusionsverzögerung aus den folgenden Längen und anderen Methoden:
Dabei gilt: Symbolgeschwindigkeit relativ zur Übertragungsleitung
Im Vakuum oder in der Luft steigt sie auf 85 Pikosekunden pro Zoll (ps/In).
Auf PCB-Übertragungsleitungen wird die entstehende Verzögerung wie folgt angegeben:
So wählen Sie das richtige Material für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design aus
Bevor Sie das Material für Ihre Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte auswählen, müssen Sie die Werte für DK und Z0 Ihrer Übertragungsleitung(en) festlegen. Ihre Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten-Designsoftware ermöglicht es Ihnen möglicherweise, diese Werte festzulegen und sie in die Designdateien Ihres Vertragsdesigners (CM) zu integrieren. Falls nicht, finden Sie online DK-Diagramme und Impedanz-Minirechner, die Ihnen bei der Auswahl der optimalen Werte helfen. Jetzt sind Sie bereit, die zweistufige Lösung für Ihre Materialauswahl für die Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte umzusetzen!
Schritt 1: Plattenmaterial auswählen
Wählen Sie die Materialart aus den für hochfrequente Leiterplatten empfohlenen Typen. Dazu gehört die Auswahl von Kern-, Prepreg- und Substratmaterialien. Möglicherweise profitieren Sie von der Hybridisierung, bei der das Material der Signalschicht für hohe Frequenzen ausgewählt wird. Für verschiedene Schichten können jedoch unterschiedliche Materialien verwendet werden, um die Herstellerkosten zu senken.
Phase 2: Auswahl der Materialdicken und Kupferanteile der Platine
Nutzen Sie Ihre ermittelten oder bevorzugten Eigenschaften für DK und Z0, um Dicke und Kupferanteile zu bestimmen. Achten Sie auf die Einhaltung der Impedanzkonsistenz über alle Signalwege hinweg. Ihr CM sollte Teil Ihres Materialauswahlprozesses sein, da die Leiterplattenherstellung und die PCB-Montagephasen möglicherweise Anpassungen Ihrer Festlegungen erfordern, bevor Ihre Platten hergestellt werden können. Rhythm Automation, der Branchenführer für schnelle und präzise Leiterplattenmontage, unterstützt Sie gerne bei der Optimierung Ihres Materialauswahlprozesses.
Um Ihnen den optimalen Einstieg zu erleichtern, stellen wir Ihnen Daten für Ihr DFM bereit und ermöglichen Ihnen die einfache Anzeige und den Download von DRC-Dokumenten. Als Altium-Kunde können Sie diese Dokumente dauerhaft in Ihre PCB-Design-Software integrieren.
Wenn Sie bereit sind, Ihren Plan erstellen zu lassen, können Sie Ihre CAD- und Stücklistendokumente mit unserem Anweisungstool übertragen. Benötigen Sie weitere Informationen zum schnellen PCB-Plan oder zur Materialauswahl für Ihre Platine? Kontaktieren Sie uns.
Impedanzanpassung im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design
Es geht nicht vorrangig darum, die Frequenz zu betrachten, sondern vielmehr darum, die Steilheit der Signalkante, d. h. die Anstiegs-/Abfallzeit des Signals, zu berücksichtigen. Allgemein gilt: Liegt die Anstiegs-/Abfallzeit des Signals (in 10 % bis 90 %) unter dem Vielfachen der Drahtverzögerung, ist es schnell. Das Signal muss sich auf die Impedanzanpassung konzentrieren. Die Drahtverzögerung beträgt üblicherweise 150 ps/Zoll.
Standardmethode zur Impedanzanpassung
1. Paar-Terminal-Matching:
Unter der Voraussetzung, dass die Signalquellenimpedanz niedriger ist als die Signalimpedanz der Übertragungsleitung, wird zwischen dem Quellenende des Signals und der Übertragungsleitung ein Widerstand R geschaltet, sodass die Ausgangsimpedanz des Quellenendes der Signalimpedanz der Übertragungsleitung entspricht und das vom Quellenende reflektierte Signal unterdrückt wird. Es kommt zu einer erneuten Reflexion.
2. Parallele Terminalanpassung:
Für den Fall, dass die Impedanz der Signalquelle gering ist, wird die Signalimpedanz des Stapelendes durch Erweiterung der parallelen Barriere an die Signalimpedanz der Übertragungsleitung angepasst, um die Reflexion am Stapelende zu eliminieren. Die Ausführungsstruktur ist in zwei
Richtlinie zur Auswahl der parallelen Impedanz: Bei einer hohen Datenimpedanz des Chips muss bei einer Struktur mit einfacher Impedanz der parallele Widerstandswert des Stapelanschlusses nahe an der Markenimpedanz der Übertragungsleitung liegen oder dieser entsprechen. Bei einer Struktur mit doppelter Impedanz muss der Wert jedes parallelen Widerstands doppelt so hoch sein wie die Markenimpedanz der Übertragungsleitung.
Der Vorteil der parallelen Endkoordination ist grundlegend und unkompliziert. Der wesentliche Nachteil ist die damit verbundene DC-Steuerungsauslastung: Die DC-Steuerungsauslastung des Einzelwiderstandsmodus ist eng mit dem Verpflichtungszyklus des Vorzeichens verknüpft; der binäre Oppositionsmodus bestimmt, ob das Vorzeichen hoch oder niedrig ist. Es besteht zwar eine DC-Steuerungsauslastung, der Strom beträgt jedoch nicht genau 50 % des Einzelwiderstands. Darüber hinaus reichen die Richtlinien für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs als Orientierungshilfe aus.
