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PCB高速路由技术最佳实践指南

  • 发表时间:2021-06-11 15:30:04
  • 来源:本站
  • 人气:6

我们设计的电路板在为高速电路布局时也需要额外的努力。敏感网络必须根据特定的高速规则和许多其他必须遵循的高速设计要求进行布线。这些包括从原理图的组织方式到组件放置的所有内容。我们将在讨论高速布线技术时研究所有这些,以帮助您完成下一个 PCB 设计的终点线。

进行 PCB 布局之前的高速设计注意事项

 与在标准电路板上使用的相比,成功布线高速电路需要更多的准备工作。在平衡电路板的通常制造和组装需求的同时,必须在高速设计中考虑信号路径、受控阻抗路由和 EMI。在布局甚至开始保持所有这些需求井井有条之前就开始准备是必不可少的:

  • 原理图:为帮助您的高速布线,您可以做的第一件事是从一个干净的原理图开始在 PCB 布局过程中,应该有一个易于遵循的高速电路的逻辑流程。还应传达给布局人员的任何说明,以免以后出现任何混淆。

  • 板层堆叠:高速布线通常需要带状线或微带层配置。这为敏感走线布线提供了屏蔽层,有助于防止 EMI 问题并保持电路的信号完整性。在布局开始之前,应与您的 PCB 合同制造商就堆叠达成一致,以便为您提供工作基础并确保电路板的可制造性。 

  • 设计规则:除了标准的走线宽度和间距规则外,还会有一套全新的高速设计规则和约束。这些将包括特定的网络类别、差分对、走线长度和拓扑以及阻抗控制的路由规则。对盲孔和埋孔、微孔和其他高速限制也可能有特定要求。

一旦这些项目从您的待办事项列表中被选中,您就可以开始 PCB 布局了。

高速 PCB 设计的布局和布线技巧

尽管有很多高速布线技术需要讨论,但首先要探讨的主题是元件放置。良好的布线始于良好的元件布局,无论电路板是否为高速设计,都是如此。

元件放置

使用标准元件放置方法,首先从连接器和大型 CPU 和内存设备开始。要在继续放置部件时获得最佳信号路径,请遵循原理图的逻辑流程。许多更重要的 CPU 和内存设备将需要大量旁路电容器,因此请务必立即放置它们,否则以后可能没有足够的空间放置它们。放置时,请记住为整个板层堆叠中的布线通道和过孔保留空间。除了高速要求之外,还要记住您的放置仍然需要遵守可制造性设计 (DFM) 规则,并考虑发热部件的散热需求。

逃逸路由

现在您已准备好布线,但您需要先为所有细间距设备创建逃逸布线,然后再开始铺设走线。如果您正在处理大型部件,例如其中有数百或数千个引脚的 BGA 封装,则可以访问每个引脚以进行布线。这种可访问性通常是通过从外部引脚排对角线布线到通孔来实现的。 

对于下一行引脚,通常使用非常短的走线连接到 BGA 焊盘之间的通孔,称为狗骨图案。但是,如果 BGA 引脚间距太细,您可能需要在焊盘技术中使用过孔、微过孔或两者都使用,但一定要先从制造商处获得这些 PCB 技术的认可。这里的一个有用提示是,组件制造商通常会为其零件提供推荐的布线模式,因此请务必查看那里以节省一些时间。

跟踪路由

完成转义布线后,现在是布线其余电路板的时候了如果您已充分设置设计规则,则可以使用自动交互式布线工具或批量布线工具手动完成此布线。无论您使用哪种方法,都应牢记以下几点以确保路由成功:

  • 高速信号路径必须保持较短并从点到点布线。

  • 敏感走线应在夹在带状线配置中的参考平面之间的内部层上布线。

  • 差分对必须成对布线。使用您的设计系统的自动化功能来布线这些迹线,并确保线对之间不会被过孔或其他障碍物中断。

  • 对于长度都必须匹配的网络组,从最长的连接开始。对于组中的其余网络,向每条迹线添加调整功能,以匹配路由到相同长度的第一个网络。调谐通常通过向迹线添加波形或长号拓扑以延长迹线来完成,并且通常由 CAD 工具自动完成。 

  • 不要通过嘈杂的电源或电路的模拟区域路由敏感的数字线路。

电源和地平面

为高速电路板设计清洁的配电网络(PDN) 对设计的整体成功至关重要。高速组件会由于其开关速率而在电路板上产生更多噪声,并由旁路电容控制。同样重要的是要记住地平面将用作信号返回的参考平面。小心不要在这些信号返回路径被密集的过孔放置、电路板切口或分裂平面阻挡的地方布设敏感走线,因为这会降低这些走线的信号完整性。

如您所见,高速布线不仅仅是在板上铺设一些独特的走线。PCB 布局的许多方面都必须通过布线完成才能完成高速设计。正如我们最初所说,这一切都始于在布局开始之前与您的 PCB 合同制造商正确设置电路板。

与您的 PCB CM 合作以获得最佳高速布线技术

虽然通常可以通过将板层堆叠改造为布局来使旧的 PCB 设计工作,但高速设计应该从明确配置的堆叠开始。尽管 PCB 设计人员通常熟悉不同的板层配置,但高速设计需要考虑许多其他变量。这些包括电路板材料、受控阻抗布线、层对和组装过程。您能做的最好的事情是首先咨询您的 PCB 合同制造商,以确保您正在为您的设计使用最优化的层配置。