高速PCB設計において、ドライバからコレクタまでのPCB設計品質を維持するのは容易ではありません。最も困難な課題の一つは、遅延や相対的な遅延によるエラーへの対処です。遅延に対処するには、遅延時間から追跡期間を計算し、必要に応じてPCBサポートステアリングを実行するためのインセンティブを理解する必要があります。手順を説明します。 高周波PCB デザインには選択的な PCBの材料.
高速PCB設計を見つける
物質科学によれば、電磁波は真空中や空気中を光と同等の速度で伝わります。
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材料科学によれば、電磁信号は真空中または空気中で光と同程度の速度で伝わります。
Vc = 3 x 108 m/s = 186,000 マイル/秒 = 11.8 インチ/ナノ秒
PCB材料の誘電率（Er）の影響により、信号はPCB伝送線路を通過する速度が遅くなります。さらに、伝送線路の構造も信号速度に影響を与えます。
一般的な PCB フォロー構造には次の 2 つがあります。
- ストリップライン
- マイクロストリップ
高周波 PCB 上の符号速度を計算する式を以下に示します。
どこ：
Vc 真空中または空気中の光の速度です
Er PCB材料の誘電安定性
エレフィス マイクロストリップに最もよく適合する誘電率。その値は 1 と Er の間にあり、おおよそ次のように表されます。
Ereff≈ (0.64 Er+ 0.36) (1c)
計算による遅延（TPD）
拡散遅延とは、伝送線路の単位長さにわたって符号が増加するのにかかる時間です。
拡散遅延は、以下の長さとその他の方法から次のように決定されます。
ここで、伝送線路に対するシンボル速度
真空または空気中では、85 インチあたり XNUMX ピコ秒 (ps/In) まで上昇します。
PCB 伝送ラインでは、発生する遅延は次のように表されます。
高速PCB設計材料の選び方
高速PCB設計に使用する高速PCB材料を選択する前に、伝送線路（複数可）のDKとZ0の値（または特性）を決定することが重要です。高速PCB基板設計ソフトウェアを使用すれば、これらの特性を設定し、契約メーカー（CM）の設計ファイルの一部として組み込むことができます。そうでない場合は、最適な特性を見つけるのに役立つDK設計図やインピーダンス計算ツールがオンラインで利用できます。これで、高速PCB設計材料の選択に関する2段階のソリューションを実装する準備が整いました。
ステージ1：ボード材料の種類を選択する
高周波PCB向けに規定されているタイプから材料の種類を選択します。これには、コア、プリプレグ、基板材料の選択が含まれます。信号層の材料を高周波用に選択するハイブリッド開発のメリットを享受できる場合もあります。ただし、製造コストを削減するために、各層に異なる材料を使用する場合もあります。
ステージ2: 基板材料の厚さと銅の負荷を選択する
DKとZ0の既定または好みの特性に基づいて、厚さと銅負荷を選択してください。信号経路全体にわたってインピーダンスの一貫性を維持するようにしてください。基板製造およびPCB組み立て段階では、シートが製造される前にお客様の決定に変更が必要になる可能性があるため、CMは材料選択プロセスの一部である必要があります。迅速かつ正確なPCBモデル組み立ての業界リーダーであるRhythm Automationは、お客様と協力し、材料選択プロセスの向上をお手伝いします。
また、最適な方法で開始できるよう、DFM用のデータを提供し、DRCファイルを簡単に表示・ダウンロードできるようにしています。Altiumユーザーであれば、これらのファイルをPCB設計ソフトウェアに永続的に追加できます。
設計図の作成をご検討中の場合は、CADファイルとBOMファイルを転送するための弊社のステートメントツールをお試しください。迅速なPCB設計や基板の材料選定についてさらに詳しい情報が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。
高速PCB設計におけるインピーダンス整合
周波数を見ることが主な目的ではありませんが、重要なのは信号のエッジの急峻さ、つまり信号の立ち上がり/立ち下がり時間を見ることです。一般的に、信号の立ち上がり/立ち下がり時間（10%から90%）が配線遅延の150/XNUMX倍未満であれば高速であるとみなされます。信号はインピーダンス整合の問題に重点を置く必要があります。配線遅延は通常XNUMXps/インチです。
標準インピーダンス整合法
1. カップル端子マッチング：
信号源インピーダンスが伝送線路のインピーダンスより低い場合、信号源端と伝送線路の間に抵抗器Rを配置することで、信号源端の降伏インピーダンスが伝送線路のインピーダンスと一致し、終端から反射された信号が抑制され、再反射が発生します。
2. 並列端子マッチング：
信号源のインピーダンスが小さい状況では、並列接続を拡張することで、ヒープ端の情報インピーダンスを伝送線路のトレードマークインピーダンスと調整し、ヒープ端での反射を消去します。実装構造は2つに分離されています。
並列抵抗の選択ガイドライン: チップの信号インピーダンスが高い場合、単一抵抗構造では、スタック端子の並列抵抗値は伝送線路の信号インピーダンスとほぼ等しいか、同等である必要があります。二重抵抗構造では、各並列抵抗値は伝送線路の信号インピーダンスの 2 倍です。
並列接続の利点は単純かつ明確です。大きな欠点は、DC制御が必要となることです。単一抵抗モードのDC制御は、信号の動作サイクルと密接に関連しています。一方、バイナリ抵抗モードは、信号が高いか低いかを表します。DC制御は可能ですが、電流は単一抵抗のちょうど50%にはなりません。さらに、高速PCB設計ガイドラインは、十分な指針となります。
