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高速和射频PCB布线最佳实践

高速电路板的三维图像

对下一个最好的东西的需求是一个永无止境的循环,没有什么比电子设计世界更好的例子了。20年前,你可能从来没有想过你会说一个命令让客厅的灯亮起来,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,这样的技术的存在需要电子设计的不断进步来实现“下一个最好的东西”。例如,你家里的智能集线器有一些迷人的功能,它需要一个印刷电路板,设计技术花了很多年来改进和完善。

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设计人员需要平衡电路板上同时具有高速和RF PCB路由的要求。这里有一些关于如何做到这一点的信息。

高速和射频PCB布线的关键点是什么?

当你开始设计带有高速和射频电路的印刷电路板时,你必须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。其中包括:

  • 为制造而设计(DFM)规则.如果您的设计因为违反了基本的DFM规则而无法构建,那么您将面临一个更大的问题。这包括为组装和测试(DFA和DFT)设计电路板。

  • 记住数字、模拟、电源和混合信号技术的基本PCB设计规则。仅仅因为你需要更多的空间来放置高速走线或射频屏蔽,并不意味着你可以忽略常规的PCB设计间距规则,把东西挤在一起。

  • 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记住热问题。确保你的冲浪板以应有的方式冷却。

现在你的PCB设计已经按照你想要的方式设置好了,你已经为高速和RF PCB路由的额外规则和约束做好了准备。

三维PCB布线关键图形

让我们来看看高速和射频PCB布线技术的一些关键点

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。对于用于高速电路的较小的电路板尺寸,您需要相应地进行规划,以确保您有所需的空间。某些高速路由可能需要特定的跟踪宽度来适应指定的欧姆值,以及额外的间距,以尽量减少任何串扰。

在布局高速和射频电路时,请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内引脚之间的短直接走线,你不希望这些走线在连接之前在电路板上徘徊。另一方面,大数据和内存总线将需要在长度上相等,这通常意味着其中一些线路将不得不延长。在这种情况下,您需要分配足够的空间调优测量的迹线长度到正确的值。

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平面区域内,以隔离敏感高速路由的噪声。你还需要把旁路电容器放在IC的每个电源引脚旁边,并使它们尽可能靠近。另一个关键的问题是确保高速传输线不跨越电源和地面分割。这些轨迹需要一个连续的平面返回路径裂缝会形成一个它无法穿越的峡谷。这可能会导致EMI问题,破坏设计的信号完整性性能。

射频路由将为您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,一些跟踪拓扑将与您所习惯的非常不同。您还将添加额外的通孔用于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的层分层盘旋飞行.精确配置堆叠中的层和材料以支持高速和射频微带和带线路由是很重要的。

高速和射频PCB布线的成功取决于许多因素。这包括遵循高速布局准则,以便正确布线高速和RF PCB走线长度。如何提前规划RF PCB路由也很重要,同样重要的还有简单地设计电路板的基本电路,例如如何在电路中连接继电器。让我们仔细看看其中的一些细节。

OrCAD PCB Designer 3D高速RF PCB布线

一些三维高速路由与调谐轨迹

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按预期工作,必须根据我们下面列出的特定参数进行布线。

仔细看看PCB高速布局指南

为了在PCB设计上成功地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。首先要确保你的原理图有足够的信息来帮助设计师布局和布线。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,这样关键的设计数据(如迹宽和间距)就不会在中间布局中发生变化。组件放置也需要精确,以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的指导方针,你可以阅读它在这里

高速和射频PCB走线长度的布局提示

高速和射频走线路由对于电路板的最佳信号完整性性能至关重要。您需要通过控制迹线宽度,以及保持足够的分离来防止串扰,使迹线的阻抗保持在一个狭窄的边缘。电源和地线返回路径必须远离可能中断信号返回的裂缝或空隙,差分对和测量线路需要在其公差范围内。在设计过程中保持良好信号完整性的斗争中,PCB设计师最好的朋友是他们的PCB设计工具的设计规则和约束。

有关高速和RF PCB走线长度的更多信息,请查看在这里

射频电路板走线长度的图片

用于控制其长度的调优跟踪的示例

如何有效地规划和完成RF PCB布线

在设计带有高速或射频电路的印刷电路板时,提前计划是最好的事情之一。你的第一个目标之一将在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线宽度,以实现高速传输线的最佳性能。还有许多其他的技巧,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地平面,屏蔽和滤波。

要了解有关如何有效地规划和完成RF PCB布线的更多信息,请阅读在这里

完成PCB设计的其余部分以及如何在电路中连接继电器

高速和射频设计的一个真正的问题是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运作的真正问题。在这里,回归到基本的PCB设计技能可能会有很大的帮助,即使它像在电路中连接继电器一样简单。

要了解如何在电路中连接继电器,请阅读更多相关内容在这里

设计下一个最好的PCB,你需要最好的PCB设计工具

对任何设计人员来说,设计具有最佳高速和RF PCB路由的印刷电路板都是一个挑战。使用标准板,您将有足够的空间和机会进行组件放置优化,电源传输网络(PDN)挑战,以及减轻串扰和噪声。

值得庆幸的是,在PCB设计工具的任务中,您确实有一个盟友。当涉及到电路板上的高要求信号时,设计规则检查(drc)可以是您最好的朋友。用右手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。

顶级系统还具有模拟和分析工具,可以在布局电路之前对其建模,并在之后对其进行分析,从而使设计具有最佳性能。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功能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设计器约束管理器的截图

能够管理高速和射频PCB路由约束是很容易在这个管理器

幸运的是,对于我们所有从事高速和射频PCB布线项目的人来说,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 Designer具有精确路由您的高速和射频设计所需的特性和功能。使用OrCAD,您可以访问各种不同的路由特性,以及他们最先进的设计规则和约束系统。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案,跟我们和我们的专家团队谈谈吧

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