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Come utilizzare il software protel per progettare scheda PCB ad alta velocità
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Come utilizzare il software protel per progettare scheda PCB ad alta velocità

2022-09-02
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Author:iPCB

Al fine di continuare a migliorare la comprensione di tutti Scheda PCB software di progettazione, Questo articolo spiegherà come progettare ad alta velocità Scheda PCBs basato su software di progettazione di circuiti protetti. Il significato del software di progettazione del circuito è quello di progettare circuiti. Senza software di progettazione di circuiti, La progettazione del circuito diventerà molto problematica. Questo articolo spiegherà come progettare ad alta velocità Scheda PCBs basato su software di progettazione di circuiti protetti.


1. Domande

Nella progettazione del circuito ad alta velocità, l'induttanza e la capacità sul circuito stampato possono rendere il cavo equivalente a una linea di trasmissione. Posizionamento improprio dei componenti di terminazione o instradamento errato dei segnali ad alta velocità possono causare problemi con gli effetti della linea di trasmissione, con conseguente uscita di dati errata dal sistema, funzionamento improprio del circuito o addirittura nessuna operazione affatto. Sulla base del modello della linea di trasmissione, si può concludere che la linea di trasmissione porterà effetti avversi come riflessione del segnale, crosstalk, interferenza elettromagnetica, alimentazione elettrica e rumore di terra alla progettazione del circuito. Al fine di progettare una scheda PCB ad alta velocità che possa funzionare in modo affidabile, il design deve essere completamente e attentamente considerato per risolvere alcuni problemi inaffidabili che possono verificarsi durante il layout e il cablaggio, accorciare il ciclo di sviluppo del prodotto e migliorare la competitività del mercato. Discutere alcuni principi rilevanti di layout e cablaggio che devono essere prestati attenzione nel processo di utilizzo del software di progettazione PROTEL per realizzare la progettazione di circuiti stampati ad alta velocità e fornire alcune pratiche e comprovate tecniche di layout del circuito ad alta velocità e cablaggio per migliorare i circuiti stampati ad alta velocità. Affidabilità e validità del progetto. I risultati mostrano che il design abbrevia il ciclo di sviluppo del prodotto e migliora la competitività del mercato.

Scheda PCB

2. Progettazione del layout del sistema ad alta frequenza

Nella progettazione della scheda PCB del circuito, il layout è un collegamento importante. La qualità del risultato del layout influenzerà direttamente l'effetto del cablaggio e l'affidabilità del sistema, che richiede tempo e difficile nell'intero design del circuito stampato. L'ambiente complesso delle schede PCB ad alta frequenza rende la progettazione del layout dei sistemi ad alta frequenza difficile da utilizzare le conoscenze teoriche che hanno imparato. Richiede che il personale del layout deve avere una ricca esperienza nella produzione di schede PCB ad alta velocità, in modo da evitare di camminare nel processo di progettazione. Detour, e migliorare l'affidabilità e l'efficacia del lavoro del circuito. Nel processo di layout, dovrebbe essere data una considerazione completa alla struttura meccanica, alla dissipazione del calore, alle interferenze elettromagnetiche, alla convenienza del cablaggio futuro e all'estetica. In primo luogo, dividere la funzione dell'intero circuito prima del layout, separare il circuito ad alta frequenza dal circuito a bassa frequenza e separare il circuito analogico dal circuito digitale. Evitare il ritardo di trasmissione causato dal cavo lungo e migliorare l'effetto di disaccoppiamento del condensatore. Inoltre, prestare attenzione alla posizione e all'orientamento relativi dei perni e dei componenti del circuito e di altri tubi per ridurre l'influenza reciproca. Tutti i componenti ad alta frequenza devono essere tenuti lontani dal telaio e da altre piastre metalliche per ridurre l'accoppiamento parassitario. In secondo luogo, occorre prestare attenzione agli effetti termici ed elettromagnetici tra i componenti durante il layout. Questi effetti sono particolarmente gravi per i sistemi ad alta frequenza e dovrebbero essere adottate misure per tenerli lontani o isolarli, dissipare il calore e proteggerli. I tubi raddrizzatori ad alta potenza e i tubi di regolazione dovrebbero essere dotati di radiatori e dovrebbero essere tenuti lontani dal trasformatore. I componenti resistenti al calore come i condensatori elettrolitici dovrebbero essere tenuti lontani dai componenti di riscaldamento, altrimenti l'elettrolita verrà asciugato, con conseguente aumento della resistenza e scarse prestazioni, che influenzeranno la stabilità del circuito. Ci dovrebbe essere abbastanza spazio nel layout per organizzare la struttura della guardia e prevenire l'introduzione di vari accoppiamenti parassitari. Per evitare l'accoppiamento elettromagnetico tra le bobine sul circuito stampato, le due bobine devono essere posizionate ad angolo retto, al fine di ridurre il coefficiente di accoppiamento. Può anche essere utilizzato il metodo di isolamento verticale della piastra. Utilizzare direttamente i cavi dei suoi componenti per saldare sul circuito. Piu' corto e' il vantaggio, meglio e'. Non utilizzare connettori e pastiglie di saldatura, perché ci sono capacità distribuite e induttanza distribuita tra pastiglie di saldatura adiacenti. Evitare di posizionare componenti ad alto rumore intorno all'oscillatore di cristallo, RIN, tensione analogica e tracce del segnale di tensione di riferimento. Pur garantendo la qualità e l'affidabilità intrinseca, tenendo conto dell'estetica generale e di una ragionevole pianificazione del circuito stampato, i componenti dovrebbero essere paralleli o perpendicolari alla superficie della scheda e paralleli o perpendicolari al bordo della scheda principale. La distribuzione dei componenti sulla superficie della scheda dovrebbe essere il più uniforme possibile e la densità dovrebbe essere la stessa. Questo non è solo bello, ma anche facile da installare e saldare e facile da produrre in serie.


3. Cablaggio del sistema ad alta frequenza

Nei circuiti ad alta frequenza, i parametri di distribuzione della resistenza, capacità, induttanza e induttanza reciproca dei fili di collegamento non possono essere ignorati. Dal punto di vista dell'anti-interferenza, cablaggio ragionevole è cercare di ridurre la resistenza della linea, la capacità distribuita e l'induttanza vaga nel circuito. il campo magnetico randagio risultante è ridotto ad un certo grado, in modo che la capacità distribuita, il flusso magnetico di perdita, l'induttanza elettromagnetica reciproca e altre interferenze causate dal rumore del circuito sono soppresse. L'applicazione degli strumenti di progettazione PROTEL è abbastanza comune in Cina. Tuttavia, molti progettisti si concentrano solo sul "through rate", e i miglioramenti apportati agli strumenti di progettazione PROTEL per adattarsi ai cambiamenti nelle caratteristiche del dispositivo non sono utilizzati nella progettazione, il che non solo rende Lo spreco di risorse di strumenti di progettazione serio, che rende difficile esercitare le eccellenti prestazioni di molti nuovi dispositivi. Di seguito vengono presentate alcune funzioni speciali che lo strumento PROTEL99 SE può fornire.

1) Meno i cavi tra i pin del dispositivo del circuito ad alta frequenza sono piegati, meglio è. Usa una linea retta completa. Quando è richiesta la flessione, può essere piegata con una linea piegata 45Â ° o un arco circolare, che può ridurre l'emissione esterna e l'accoppiamento reciproco dei segnali ad alta frequenza. Quando si effettua il routing con PROTEL, selezionare 45 gradi o Arrotondati in "RouTIng Corners" in "Regole" nel menu "Design". È inoltre possibile utilizzare i tasti shift+spazio per passare rapidamente da una riga all'altra.

2) Più corto è il cavo tra i pin del dispositivo del circuito ad alta frequenza, meglio è. Il mezzo efficace di PROTEL 99 per soddisfare il cablaggio corto è quello di effettuare prenotazioni di cablaggio per singole reti ad alta velocità chiave prima del cablaggio automatico. Selezionare il più breve in "RouTIng Topology" nel menu "Design" regole".

3) Meno l'alternanza tra gli strati di piombo tra i pin del dispositivo del circuito ad alta frequenza, meglio è. Cioè, meno vias utilizzati nel processo di connessione dei componenti, meglio è. Una via può portare circa 0.5pF di capacità distribuita e ridurre il numero di vias può aumentare significativamente la velocità.

4) Per il cablaggio del circuito ad alta frequenza, prestare attenzione alla "interferenza incrociata" o al crosstalk introdotto dal cablaggio parallelo della linea del segnale. Se la distribuzione parallela non può essere evitata, una grande area di "terra" può essere disposta sul lato opposto delle linee di segnale parallele per ridurre notevolmente le interferenze. Le linee parallele nello stesso strato sono quasi inevitabili, ma in due strati adiacenti, la direzione delle linee deve essere presa per essere perpendicolare l'una all'altra, cosa che non è difficile da raggiungere in PROTEL ma facile da ignorare. Nel menu "Design" in "RouTIngLayers", selezionare Orizzontale per il livello superiore e selezionare Verticale per il livello inferiore. Inoltre, la funzione "Polygonplane" è fornita in "place", cioè la superficie del foglio di rame della griglia poligonale. Se posizionato, il poligono sarà preso come una superficie dell'intero circuito stampato e questo rame verrà applicato. È collegato al GND del circuito, che può migliorare la capacità anti-interferenza ad alta frequenza e ha anche grandi benefici per la dissipazione del calore e la forza del pannello di stampa.

5) Le misure da circondare da fili di terra sono attuate per linee di segnale o unità locali particolarmente importanti. "Outline selected objects" è fornito in "Tools", che può essere utilizzato per "macinare" automaticamente le linee di segnale importanti selezionate (come i circuiti oscillatori LT e X1).

6) Generalmente, la linea di alimentazione e la linea di terra del circuito è impostata più ampia della linea di segnale. È possibile utilizzare le "Classi" nel menu "Design" per classificare la rete in rete elettrica e rete di segnale. In combinazione con l'impostazione di regole di cablaggio, può essere eseguita facilmente. Commutazione di larghezza di linea di linee elettriche e linee di segnale.

7) Tutti i tipi di tracce non possono formare un loop e il filo di terra non può formare un loop corrente. Se viene generato un circuito loop, causerà grandi interferenze nel sistema. A questo proposito, può essere utilizzato un metodo di cablaggio a catena a margherita, che può efficacemente evitare la formazione di loop, rami o tronchi d'albero durante il cablaggio, ma comporta anche il problema di cablaggio non facile.

8) Secondo i dati e la progettazione di vari chip, stimare la corrente che passa attraverso la linea elettrica e determinare la larghezza del cavo richiesta. Secondo la formula empirica, si può ottenere: W (larghezza linea) ⥠L (mm/A) × I (A). Secondo la dimensione corrente, cercare di aumentare la larghezza della linea elettrica per ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, la direzione della linea elettrica e della linea di terra è coerente con la direzione della trasmissione dei dati, che aiuta a migliorare la capacità anti-rumore. Quando necessario, un dispositivo di strozzatura ad alta frequenza fatto di ferrite avvolta in filo di rame può essere aggiunto alla linea elettrica e alla linea di terra per bloccare la conduzione del rumore ad alta frequenza.

9) La larghezza di cablaggio della stessa rete dovrebbe essere mantenuta la stessa. Il cambiamento della larghezza della linea porterà ad un'impedenza caratteristica irregolare della linea. Quando la velocità di trasmissione è alta, si verificherà la riflessione, che dovrebbe essere evitata il più possibile nella progettazione. Allo stesso tempo, aumentare la larghezza della linea delle linee parallele. Quando la distanza centrale delle linee non supera 3 volte la larghezza della linea, il 70% del campo elettrico può essere mantenuto senza interferenze reciproche, che è chiamato principio 3W. In questo modo, l'influenza della capacità distribuita e dell'induttanza distribuita causata da linee parallele può essere superata.


4. Progettazione della linea elettrica e del cavo di terra

In order to solve the voltage drop caused by the alimentazione elettrica noise and line impedance introduced by the high-frequency circuit, l'affidabilità del sistema di alimentazione nel circuito ad alta frequenza deve essere pienamente considerata. Ci sono generalmente due soluzioni: una è quella di utilizzare la tecnologia bus di alimentazione per il cablaggio; l'altro è quello di utilizzare uno strato di alimentazione separato. In confronto, il processo di produzione di quest'ultimo è più complicato e il costo è più costoso. Pertanto, la tecnologia power bus di rete può essere utilizzata per il cablaggio, in modo che ogni componente appartenga a un ciclo diverso, e la corrente su ogni bus della rete tende ad essere bilanciata, riduzione della caduta di tensione causata dall'impedenza della linea. La potenza di trasmissione ad alta frequenza è relativamente grande, e una grande area di rame può essere utilizzata per trovare un piano di terra a bassa resistenza nelle vicinanze per la messa a terra multi-punto. Perché la reattività induttiva del cavo di terra è proporzionale alla frequenza e alla lunghezza, l'impedenza del terreno comune aumenterà quando la frequenza di funzionamento è alta, which will increase the interferenza elettromagnetica generated by the common ground impedance, quindi la lunghezza del filo di terra deve essere il più breve possibile. Ridurre al minimo la lunghezza delle linee di segnale e aumentare l'area del loop di terra. Uno o più condensatori di disaccoppiamento ad alta frequenza sono impostati ai terminali di potenza e di massa del chip per fornire un vicino canale ad alta frequenza per la corrente transitoria del chip integrato, in modo che la corrente non passi attraverso la linea di alimentazione con una grande area del ciclo, riducendo notevolmente il rumore irradiato. È necessario scegliere un condensatore ceramico capacitivo monolitico con un buon segnale ad alta frequenza come condensatore di disaccoppiamento. Utilizzare condensatori al tantalio di grande capacità o condensatori in poliestere invece di condensatori elettrolitici come condensatori di accumulo di energia per la ricarica del circuito. Perché l'induttanza distribuita dei condensatori elettrolitici è grande, è inefficace per le alte frequenze. Quando si utilizzano condensatori elettrolitici, Usali in coppia con condensatori di disaccoppiamento con buona alta frequenza Scheda PCB caratteristiche.