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高速和射频PCB布线最佳实践

高速线路板的三维图像

对次优产品的需求是一个永无休止的循环,没有比电子设计世界更好的例子了。20年前,你可能从未想过,你可以通过语音命令打开客厅的灯,但智能家居技术已经让声控灯成为我们日常生活的一部分。

然而,这种技术的存在需要电子设计的不断进步来实现“次优”。例如,你家里的智能集线器有一些迷人的功能,需要印刷电路板,其设计技术经过多年的改进和完善。

为了处理这些设备的高级计算需求,需要高密度PCB设计中的高速电路。最重要的是这些设备的射频部分,这增加了它们小而强大的电路板的复杂性。为了成功地设计这些电路板,PCB设计者需要平衡电路板上的高速和射频PCB路由的要求。这里有一些关于如何做到这一点的信息。

高速射频PCB布线的关键点是什么?

当你开始在一个带有高速和射频电路的印刷电路板上工作时,你将不得不遵守许多特定的高速设计规则。你还需要记住,无论如何,你仍然是在设计一个电路板。这意味着除了您将使用的新设计参数外,您还必须遵循PCB设计的所有常规规则。这些将包括:

  • 面向制造的设计(DFM)规则.如果因为违反基本的DFM规则而无法构建您的设计,那么您将面临一个更大的问题。这包括为组装和测试设计电路板(DFA和DFT)。

  • 记住数字、模拟、电源和混合信号技术的基本PCB设计规则。仅仅因为您需要更多的空间用于高速跟踪或射频屏蔽,并不意味着您可以忽略常规的PCB设计间距规则并将东西挤在一起。

  • 热的问题使用运行热的组件。高速电路往往会产生更多的热量,你现在比以往任何时候都需要牢记热量问题。确保你的冲浪板以它应该的方式冷却。

既然您的PCB设计已经按照您想要的方式设置好了,那么您就准备好接受高速和射频PCB路由的附加规则和约束了。

3D PCB布线键图

让我们来看看高速和射频PCB路由技术的一些关键点

有助于高速和射频PCB布线的PCB设计实践

对于智能家居、移动设备或其他物联网设备,尺寸通常是设计中的一个重要因素。与较小的板尺寸为高速电路,您需要相应地计划,以确保您有您需要的空间。某些高速路由可能需要特定的跟踪宽度来容纳指定的欧姆值,以及额外的空间,以减少任何相声。

当布局您的高速和射频电路,确保您的位置遵循原理图中布局的信号路径。高速电路依赖于信号路径中引脚之间的短直接迹线,你不希望这些迹线在连接之前在电路板上游荡。另一方面,大型数据和内存总线将需要在长度上均衡,这通常意味着其中一些行将不得不加长。在这种情况下,你需要分配足够的空间调优测量的轨迹长度到正确的值。

另一个需要考虑的问题是电力和地面网络的正确布局。一些组件需要放置在专用的电源或接地面区域内,以隔离其噪声与敏感的高速路由。你还需要将旁路电容放置在一个IC的每个电源引脚旁边,并使它们尽可能靠近。另一个关键问题是要确保高速传输线不会穿过电源和地平面的分隔线。这些轨迹需要一个连续的平面返回路径分裂会形成一个它无法跨越的峡谷。这可能导致EMI问题,将破坏设计的信号完整性性能。

射频路由将为如何创建跟踪引入一套全新的要求。为了创建正确的大小和形状,有些跟踪拓扑与您所习惯的非常不同。您还将添加额外的通孔,以屏蔽和增加宽度和空间,所有这些都将需要更多的空间。高速和射频设计的另一个方面是在他们层分层盘旋飞行.精确配置堆叠中的层和材料以支持高速和射频微带和带状线路由是非常重要的。

您的高速和射频PCB路由的成功取决于许多因素。这包括遵守高速布局准则,以便正确布线高速和射频PCB迹长。如何提前规划射频PCB布线也很重要,同样重要的还有简单地设计电路板的基本电路,如如何连接电路中的继电器。让我们仔细看看其中的一些细节。

OrCAD PCB Designer 3D高速和射频PCB布线

一些带调谐轨迹的3D高速路由

路由高速和射频印刷电路板设计的进一步细节

为了使您的高速或射频电路板设计能够按照预期工作,路由必须按照我们下面列出的特定参数进行。

仔细看PCB高速布局指南

为了成功地在PCB设计上布线高速和射频电路,您需要遵循一些基本的指导方针,这将帮助您避免更常见的问题。第一个是确保你的原理图设置了足够的信息,以帮助设计师在布局和他们的路线。另一个是准确地知道高速或射频设计需要什么材料和堆叠配置,以便关键的设计数据,如迹宽和间距不会在中间布局中改变。组件的放置也需要精确,以便产生短而直接的信号路径,而高速跟踪路由需要遵循旨在创建最佳信号完整性性能的拓扑模式。

如果你想了解更多关于高速布局指南的知识,你可以阅读它在这里

高速和射频PCB轨迹长度的布局提示

高速和射频跟踪路由对于电路板的最佳信号完整性性能至关重要。您需要通过控制迹宽来将迹的阻抗保持在一个狭窄的边界内,同时保持足够的间隔以防止串扰。电源和地面返回路径必须远离可能中断信号返回的分裂或空隙,微分对和被测线路需要在其公差范围内。PCB设计人员在设计过程中保持良好信号完整性的最好的朋友是PCB设计工具的设计规则和约束。

要了解更多关于高速和射频PCB轨迹长度的信息,请查看在这里

RF PCB轨迹长度的图片

控制其长度的调优跟踪示例

如何有效地规划和完成射频PCB布线

在设计带有高速或射频电路的印刷电路板时,提前计划是你能做的最好的事情之一。你的第一个目标之一将决定什么正确的板层堆叠配置将以及什么板材料你将使用。这将允许您为您的设计设置正确的阻抗控制迹宽,以获得您的高速传输线的最佳性能。还有许多其他的提示,将帮助您在您的设计,如为您的射频电路提供丰富的保护与接地平面,屏蔽和滤波。

要了解更多关于如何有效地计划和完成RF PCB路由,请阅读在这里

完成其余的PCB设计和如何连接继电器在一个电路

高速和射频设计的一个真正的问题是,当没有足够的注意力花在设计的非关键领域。当这种情况发生时,那些非关键领域可能会成为董事会其他部分如何运行的真正问题。这就是回到基本的PCB设计技能可以有很大帮助的地方,即使是像连接电路中的继电器这样简单的事情。

要了解如何在电路中连接继电器,请阅读更多相关知识在这里

为了设计下一个最好的PCB,你需要最好的PCB设计工具

设计一个具有最佳高速和射频PCB路由的印刷电路板对任何设计师来说都是一个挑战。使用标准板,您将有大量的空间和机会来优化组件放置,电源交付网络(PDN)挑战,以及减轻串扰和噪声。

值得庆幸的是,在您的PCB设计工具的任务中确实有一个盟友。设计规则检查(drc)可以是你最好的朋友,当涉及到高要求的信号在你的电路板。有了正确的PCB设计系统可以创建原理图拥有高速和射频设计所需的所有信息,甚至从一开始就获得堆叠所需的所有信息。

顶级的系统也有仿真和分析工具,可以在你布置电路之前对其建模,并在之后对其进行分析,从而使你的设计具有最佳性能。最后,你需要最强大的布局工具。这些工具应该具有多种路由特性以及完整的设计规则和约束系统,以使您处于PCB路由技术曲线的顶端。

OrCAD PCB设计器约束管理器截图

在这个管理器中,能够管理高速和射频PCB路由约束很容易

幸运的是,对于我们所有从事高速和射频PCB路由项目的人来说,我们所描述的PCB设计工具已经可用。的PCB设计系统它拥有我们在这里谈到的所有特性和功能,都来自高性能EDA工具的Cadence系列。OrCAD PCB设计者具有您所需要的特性和功能,以精确路由您的高速和射频设计。使用OrCAD,您可以访问各种不同的路由功能,以及他们的艺术设计规则和约束系统。

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