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1 Introduzione
La proporzione di progettazione PCB ad alta velocità nella progettazione PCB moderna sta aumentando e la difficoltà di progettazione sta diventando sempre più alta. La sua soluzione non richiede solo componenti ad alta velocità, ma richiede anche la saggezza e il lavoro attento del progettista. Deve essere attentamente studiato e analizzato., Risolvere i problemi esistenti del circuito ad alta velocità.
2 Il contenuto di base della progettazione PCB ad alta velocità
La progettazione del circuito ad alta velocità rappresenta una proporzione crescente della progettazione moderna del circuito e la difficoltà di progettazione sta diventando sempre più elevata. La sua soluzione richiede non solo dispositivi ad alta velocità, ma anche la saggezza e il lavoro attento del progettista. La situazione specifica deve essere attentamente studiata e analizzata., Risolvere i problemi esistenti del circuito ad alta velocità. In generale, comprende principalmente tre aspetti della progettazione: progettazione di integrità del segnale, progettazione di compatibilità elettromagnetica e progettazione di integrità di potenza.
2.1 Progettazione dell'integrità del segnale
L'integrità del segnale si riferisce alla qualità del segnale sulla linea del segnale. Un segnale con buona integrità del segnale significa che ha il valore del livello di tensione che deve essere raggiunto quando è necessario. La scarsa integrità del segnale non è causata da un certo fattore, ma da una combinazione di fattori nella progettazione a livello di scheda. Soprattutto nei circuiti ad alta velocità, velocità di commutazione troppo elevate dei chip utilizzati, layout irragionevole dei componenti di terminazione, interconnessione irragionevole del circuito, ecc. causeranno tutti problemi di integrità del segnale. Nello specifico, include principalmente crosstalk, riflessione, overshoot e undershoot, oscillazione, ritardo del segnale, ecc.
2.2 Progettazione di compatibilità elettromagnetica (compatibilità elettromagnetica)
La compatibilità elettromagnetica include interferenze elettromagnetiche e tolleranza elettromagnetica, cioè eccessiva radiazione elettromagnetica e sensibilità alle radiazioni elettromagnetiche. Ci sono due tipi di interferenza elettromagnetica: interferenza condotta e interferenza irradiata. L'interferenza condotta si riferisce alla conduzione di segnali su una rete elettrica ad un'altra rete elettrica attraverso un mezzo conduttivo sotto forma di corrente elettrica. Il PCB mostra principalmente rumore di terra e rumore di potenza. Interferenza irradiata significa che il segnale si irradia sotto forma di onde elettromagnetiche, colpendo così un'altra rete elettrica. Nel PCB ad alta velocità e nella progettazione del sistema, le linee di segnale ad alta frequenza, i pin del chip, i connettori, ecc. possono diventare tutte fonti di interferenza di radiazione con le caratteristiche dell'antenna. La progettazione EMC può essere divisa in quattro livelli in base all'importanza della progettazione: progettazione a livello di dispositivo e PCB, progettazione del sistema di messa a terra, progettazione del sistema di schermatura e progettazione del filtro. Tra questi, i primi due sono i più importanti. Il design a livello di dispositivo e PCB comprende principalmente la selezione di dispositivi attivi, l'impilamento dei circuiti stampati e il layout e il routing. La progettazione del sistema di messa a terra comprende principalmente il metodo di messa a terra, il controllo dell'impedenza di terra, il ciclo di terra e la messa a terra dello strato di schermatura, ecc Nello strumento di simulazione di Cadence, i parametri di simulazione dell'interferenza elettromagnetica possono essere impostati nelle tre direzioni di X, Y, Z distanza, gamma di frequenza, margine di progettazione, conformità alle norme, ecc. Questa simulazione è post-simulazione e controlla principalmente se soddisfa i requisiti di progettazione. Pertanto, quando facciamo il lavoro preliminare, dobbiamo anche progettare secondo la teoria dell'interferenza elettromagnetica. La prassi abituale è quella di applicare le regole di progettazione per il controllo delle interferenze elettromagnetiche a ogni progetto. Ogni link realizza la regola guidata e il controllo in ogni link.
2.3 Progettazione dell'integrità energetica
Nei circuiti ad alta velocità, l'integrità della potenza e del suolo è anche un fattore molto importante, perché l'integrità della potenza e l'integrità del segnale sono strettamente correlate. Nella maggior parte dei casi, la causa principale della distorsione del segnale è il sistema di alimentazione. Ad esempio, troppo rumore di rimbalzo a terra, progettazione impropria del condensatore di disaccoppiamento, alimentatori multipli mal divisi o piani di terra, progettazione irragionevole dello strato di terra, distribuzione irregolare della corrente, ecc. causeranno problemi di integrità dell'alimentazione e causeranno distorsioni del segnale. All'integrità del segnale. L'idea principale per risolvere il problema è determinare il sistema di distribuzione dell'energia, dividere il circuito stampato di grandi dimensioni in diverse schede di piccole dimensioni, determinare il condensatore di disaccoppiamento in base al rimbalzo di terra (rimbalzo di terra) e concentrarsi sulla considerazione dell'intera scheda PCB. Aspetti.
3 Metodo di progettazione PCB ad alta velocità
3.1 Metodo di progettazione tradizionale
I metodi di progettazione tradizionali, prima del test finale, non fanno alcuna elaborazione, fondamentalmente si basano sull'esperienza del progettista per completare. Il problema può essere trovato solo quando il prototipo è testato e ispezionato e la causa del problema può essere determinata. Per risolvere il problema, è possibile progettarlo nuovamente da zero. Indipendentemente dal ciclo di sviluppo o dal costo di sviluppo, questo metodo che si basa principalmente sull'esperienza del progettista non può soddisfare i requisiti dello sviluppo moderno del prodotto, figuriamoci la progettazione ad alta complessità dei moderni circuiti ad alta velocità. Pertanto, è necessario utilizzare strumenti di progettazione avanzati per analizzare qualitativamente e quantitativamente e controllare il processo di progettazione.
3.2 Metodo di progettazione delle cadenze
Sempre più progetti ad alta velocità stanno adottando un metodo più efficace che favorisce l'accelerazione del ciclo di sviluppo. In primo luogo, stabilire una serie di regole di progettazione fisica che soddisfano gli indicatori di prestazione di progettazione e utilizzare queste regole per limitare il layout e il routing PCB. Prima dell'installazione del dispositivo, viene eseguita la progettazione di simulazione. In questo tipo di test virtuale, i progettisti possono confrontare gli indicatori di progettazione per valutare le prestazioni. Questi fattori essenziali sono la definizione di una serie di regole di progettazione fisica per gli indicatori di prestazione, e la base delle regole è basata su analisi di simulazione basata su modelli e previsione accurata delle caratteristiche elettriche. Pertanto, l'analisi di simulazione in diverse fasi è molto importante. . Il software Cadence ha sviluppato il proprio processo di progettazione per la progettazione PCB ad alta velocità. La sua idea principale è quella di utilizzare una buona analisi e progettazione di simulazione per prevenire i problemi e cercare di risolvere tutti i problemi possibili prima della produzione di PCB. Rispetto al processo di progettazione tradizionale a sinistra, la differenza principale è l'aggiunta di nodi di controllo nel processo, che possono controllare efficacemente il processo di progettazione. Integra progettazione schematica, layout PCB e analisi di simulazione ad alta velocità e può risolvere i problemi relativi alle prestazioni elettriche in tutti gli aspetti della progettazione. Analizzando molti fattori come temporizzazione, rumore del segnale, crosstalk, struttura dell'alimentazione elettrica e compatibilità elettromagnetica, è possibile progettare in modo ottimale l'integrità del segnale, l'integrità dell'alimentazione, le interferenze elettromagnetiche e altri problemi del sistema prima del posizionamento e del routing.
4 Conclusione
Nel processo di progettazione specifico, i progettisti di tutte le parti sono tenuti a lavorare insieme orizzontalmente e tutte le fasi della progettazione devono essere considerate in modo completo in direzione verticale. La progettazione e la simulazione sono eseguite attraverso l'intero processo di progettazione per ottenere la controllabilità del processo e la quantificazione di indicatori specifici. Solo in questo modo si può ottenere un design efficiente. La progettazione PCB ad alta velocità è un'ingegneria di sistema molto complessa. Solo con l'aiuto di coloro che possono non solo calcolare le caratteristiche fisiche ed elettriche di ogni componente utilizzato nella progettazione, l'influenza e l'interazione, ma devono anche essere estratti automaticamente dal PCB progettato. Gli strumenti software EDA con potenti funzioni, come l'istituzione di modelli e i simulatori che forniscono la caratterizzazione dinamica delle operazioni di progettazione effettive, possono risolvere in modo più completo i problemi di integrità del segnale, interferenza elettromagnetica e integrità di potenza di cui sopra.
