電子設計 - プロペラに基づく高速PCB回路基板設計

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Discuss some layout and wiring related principles that need to be paid attention to in the process of using PROTEL design software to realize high-speed circuit PCB設計, そして、高速回路基板設計の性と有効性の信頼性を向上させるために、実用的で実績のある高速回路レイアウトおよび配線技術を提供する. その結果，設計は製品開発サイクルを短縮し，市場競争力を高めることが示された.

1つの質問提起

設計の複雑さと電子システムの集積化の大規模化に伴い，クロック速度と素子立ち上がり時間が速くなり，高速化が設計プロセスの重要な部分となっている。高速回路設計において、回路基板上のインダクタンスおよびキャパシタンスは、伝送線と同等のワイヤを作る。終端部品の不適切なレイアウトまたは高速信号の不適切な配線は伝送線効果問題を引き起こすでしょう。そして、それはシステムが誤ったデータを出力する原因になります、そして、回路はきちんと動きません、あるいは、全く全く働きません。伝送線路モデルに基づいて，伝送路は信号反射，クロストーク，電磁干渉，電源及びグラウンドノイズなどの悪影響を回路設計にもたらす。

Aを設計するために 高速PCB 信頼できる回路基板, デザインを完全に慎重に検討する必要がある, レイアウト中に発生するいくつかの信頼性の高い問題を解決する, 製品開発サイクルの短縮, 市場競争力の向上.

2高周波システムのレイアウト設計

回路のpcb設計において，レイアウトは重要なリンクであり，レイアウトの結果は配線の信頼性とシステムの信頼性に影響を及ぼす。高周波pcbの複雑な環境は，学習された理論的知識を使用するのが困難な高周波システムのレイアウト設計を行う。それは、設計プロセスにおける迂回を避けるために、高速PCB製造の豊富な経験を必要としなければならない。回路仕事の信頼性と有効性を改善してください。レイアウト工程では，機械構造，放熱，電磁干渉，将来の配線の利便性，美学に総合的な配慮をすべきである。

まず、レイアウト前に回路全体を関数に分割する。高周波回路は低周波回路から分離され、アナログ回路とデジタル回路が分離される。各機能回路は、チップの中心に可能な限り近く配置される。過度に長い配線に起因する伝送遅延を回避し、キャパシタの減結合効果を改善する。そのうえ、相互影響を減らすためにピンと回路構成要素と他のチューブの間の相対的な位置と方向に注意してください。すべての高周波成分は、シャシーおよび他の金属プレートから遠く離れていて、寄生結合を減らすためにある。

第2に、PCBレイアウトの間、コンポーネント間の熱および電磁効果に注意を払わなければならない。これらの効果は、特に高周波システムにとって深刻であり、距離や隔離、放熱、遮蔽などの対策を講じなければならない。ハイパワー整流管と調整管はラジエータを装備し、変圧器から遠ざけなければならない。電解コンデンサのような耐熱性部品は、加熱コンポーネントから遠ざけなければならない。さもなければ、電解質は乾燥され、結果として抵抗の増大と性能が低下し、回路の安定性に影響する。

最後に、全体的な美しさを考慮しながら、固有の品質と信頼性を確保しながら、合理的な回路基板の計画を実行する必要があります。構成要素は、基板表面に対して平行または垂直でなければならず、メイン基板縁に対して平行または垂直でなければならない。基板表面上の構成要素の分布は可能な限り均一であり、密度は一致しなければならない。このように、それは美しいだけでなく、アセンブルして、溶接するのも簡単で、大量生産するのが簡単です。

3高周波システムの配線

高周波回路では、接続配線の抵抗、容量、インダクタンス、相互インダクタンスの分布パラメータは無視できない。アンチ干渉の観点から、合理的な配線は、回路のライン抵抗、分布キャパシタンスおよび浮遊インダクタンスを低減しようとすることである。結果として生じる迷磁場は最小になるので、分布容量、漏洩磁束、電磁相互インダクタンス、ノイズによる他の干渉が抑制される。

proTEL 99 SEツールが提供できるいくつかの特別な関数を次に示します。

（1）高周波回路装置のピン間のリードをできるだけ曲げないようにする。それは、完全な直線を使用するのがベストです。曲げが必要な場合には、45°の折曲線または円弧を使用して、高周波信号の外部出射および相互干渉を低減することができる。の間の結合。プロテル配線を使用する場合は、“デザイン”メニュー“ルール”で“ルーティングコーナー”で45度または丸みを選択することができます。また、シフト+スペースキーをすばやくライン間を切り替えるために使用することができます。

（2）高周波回路装置のピン間のリードをより短くする。

最短配線を満たすためにprotel 99に最も効果的な方法は，自動配線の前に個々の鍵高速ネットワークの配線予定を行うことである。“デザイン”メニュー“ルール”の“ルーティングトポロジー”で最短を選択します。

3）高周波回路装置のピン間のリード層の交替はできるだけ小さい。すなわち、コンポーネント接続プロセスで使用されるより少ないバイア、よりよい。

（4）高周波回路配線においては、信号線の並列配線、すなわちクロストークによる「クロス干渉」に注目する。並列分布が避けられない場合、並列信号線の反対側に「グランド」の大面積を配置することができる

4電源コードと接地線のデザイン

高周波回路の電源ノイズや線路インピーダンスによる電圧降下を解決するためには、高周波回路の電源系統の信頼性を十分に考慮しなければならない。一般的に、2つの解決策がある。一つは、配線用のパワーバス技術を使用することであるもう1つは別の電源層を使用することである。比較的に後者の製造工程は複雑でコストが高い。このため、配線にはネットワーク型のパワーバス技術を用いることができ、各構成要素が異なるループに属し、ネットワーク上の各バスの電流がバランスし、ラインインピーダンスによる電圧降下を低減する。

5他の高速回路設計技術

クロストークは、信号が伝送線路上を伝搬するときに隣接する伝送線路に対する電磁結合によって引き起こされる望ましくない電圧ノイズ干渉を意味する。結合は容量結合と誘導結合に分けられる。過度のクロストークは、回路の誤トリガを引き起こし、システムが正常に動作しないようにする。クロストークのいくつかの特徴に従って，クロストークを低減するいくつかの主要な方法を要約することができる。

（1）ライン間隔を大きくし、平行長を短くし、必要に応じて配線用ジョグ法を用いる。

（2）高速信号線が条件に合致すると、終端整合を付加することにより、反射を低減または除去することができ、クロストークを低減することができる。

（3）マイクロストリップ伝送線路及びストリップ伝送線路において、トレース高さをグランドプレーンの範囲内に制限することにより、クロストークを大幅に低減することができる。

ディジタル信号を伝送するための差動線の使用は高速ディジタル回路における信号完全性を破壊する要因を制御するための有効な手段である. プリント回路基板上の差動線は、擬似TEMモードで動作する差動マイクロ波集積伝送線路対に相当する. その中で, PCBの頂部または底面上の差動ラインは、結合されたマイクロストリップラインと等価であり、そして 多層PCB 差動線はブロードサイド結合ストリップラインと等価である.