精密PCB製造、高周波PCB、高速PCB、標準PCB、多層PCB、およびPCBアセンブリ。
より速くより速く得るために PCB, デザイナーが設計するとき、デザイナーは3つの主要な地域に注意を払う必要があります 回路基板建築材料, コンポーネント配線と配線レイアウト.
建築材料
pcb設計プロセスでは，主にpcb材料の2つの主要な特性を考慮した。その一つが誘電率であり、もう一方は誘電正接である。誘電率は、信号が回路基板を通過する速度に影響する。損失正接は、材料の吸収のために失われる信号の量を意味します。FR 4は低周波回路を構成するのに用いられる一般的な材料であるが、1 GHzを超える周波数のものにはさらに高品質の材料が必要である。
コンポーネント
高周波ボード設計者, コンポーネントとの間の接続点を考慮することは非常に重要です PCB. The use of surface mount devices (SMD) has smaller structural features and lead lengths, それで、この問題は大規模に解決することができます. しかし, 周波数が増えるにつれて, SMDフォームを含む受動部品は、非理想的な特性を有し得る. デザイナーは、これを考慮に入れなければならなくて、これらの特性を補償しなければなりません.
トレースレイアウト
設計者が建築材料や部品の選択を十分に決定したならば，低電力環境で高速動作を達成することを目指しなければならない。これには
自動車騒音の発生を最小にする
トレース間のクロストークを最小化する
地面リバウンドの影響を減らす
インピーダンス整合
正しい信号線終端
騒音発生を最小化する
雑音の低減には二つの主要な側面がある。一つはボード間の電力分配であり，もう1つは電力雑音フィルタリングを含む。
PCB全体に電力を分配するために、設計者は、パワープレーンまたはパワーバスネットワークを使用することができる。一般に、多層PCB上のパワー層は、デバイスにVCCおよびGNDを運ぶ2つ以上の金属層からなる。パワープレーンはPCBのほぼ全域を覆っているので、これらの面のDC抵抗は低い。したがって、電源プレーンは、VCCレベルを均等にすべてのデバイスに分配すると共に、VCCレベルを一定に保つ。また、ノイズ保護、非常に高い電流吸収能力とPCBによって運ばれる信号の良い遮蔽を提供します。
パワープレーンの代替は、デバイスにVCCおよびGNDを運ぶ2つ以上の広い金属トレースからなるパワーバスである。この方法はパワープレーンより安価であるので、2層PCBはしばしばそれらを使用する。電力バスネットワークで設計する場合、設計者は、トレース幅ができるだけ広いことを保証する必要がある。しかし、パワープレーンに比べて、パワーバスネットワークのDC抵抗は非常に低い。
アナログおよびデジタル電源を運ぶプレーンとパワーバスを分離することは、それが2つの間の相互作用を妨げるので、空中雑音の発生を最小にするのを助けます。しかしながら、すべてのデジタルシステムは別個のアナログ電力面を有していなくてもよく、新規なパワープレーンを追加することは、設計者が既存の層上に分割されたアイランドまたは分離平面を作成しない限り、非常に高価になる可能性がある。
これらのプレーンをシステム上のアナログ電力とデジタル電力との間で分離することを推奨しているが、2つの回路タイプの間には依然として不必要な相互作用がある場合がある。
トレース間の相互作用を最小化する
水平線間の信号の不必要な結合は、クロストークを引き起こすことがありえる。設計者は、適切なルーティングおよびマイクロストリップとストリップラインレイアウトの使用を通じて、クロストークを最小にすることができる。
互いの隣に2つの信号層を使用するために強制されるときに、デザイナーは次のレイヤーのトレースに対する角度で1つのレイヤーの全てのトレースをルーティングすることによって、クロストークを最小にする。クロストークを最小化するために使用する他の技術は、信号層とその隣接面との間の距離を最小にし、2つの信号層間の距離を増加させることである。
地面リバウンドの影響を減らす
より速いデジタルデバイスを使用して、出力切替え時間を減らすことによって、負荷容量がリリースされるときに、デバイス出力はより高い過渡電流を示す。加えて、論理ハイから論理ローに同時にスイッチするデバイスのマルチプル出力があってもよい。同時に、地面に流れ込む電流は一時的に接地電位を上昇させ、ベースラインを変化させる。この現象は地面弾みである。接地バウンスに影響する主な条件は、負荷容量、ソケットインダクタンスおよび同時スイッチング出力の数を含む。
デザイナーは、地面リバウンドを減らすために以下のデザイン方法を使用します：
ビアをコンデンサパッドの近くに置くか、またはそれらの間の短くて広い痕跡を使う
パワーピンからパワープレーン、アイランドまたはデカップリングコンデンサまでの広いトレーストレースを使用する。これにより、直列インダクタンスを減少させることによって接地バウンスの可能性が低くなり、電源ピンからパワープレーンへの過渡電圧が低下する。
各接地ピンまたはビアをグランドプレーンに接続します。デイジーチェーンは、ループ電流ループの抵抗およびインダクタンスを増加させる共有接地経路をもたらす
IC製造者が推奨するように、コンデンサをデカップリングする。デカップリングコンデンサは、デバイスの電源ピンおよび接地ピンに可能な限り近くなければならない。
スイッチ出力をパッケージのグランドピンの近くに移動します
プルアップ抵抗を避けて、より多くのプルダウン抵抗器を使ってください
.多層を使用する PCB VCC GNDプレーンの固有キャパシタンスを利用するために、別個のVCCおよびGNDプレーンを備える
同期スイッチピンの影響を受けないので、同期設計を使用してください
グランドピンとパワーピンとの距離は非常に近いので、2つのピンの電流方向が反対であるので、相互インダクタンスを減少させる。
コンデンサパッド上のより大きいビア・サイズを使用することによって、デカップリングコンデンサのインダクタンスを最小にする
表面実装コンデンサを用いたリードインダクタンスの最小化
より効果的な直列抵抗を有するコンデンサの使用
インピーダンス整合と正しい信号線終端不整合インピーダンスラインに沿って前後に反射された信号は、負荷受信器でリンギングを生じる。リンギングは受信機のダイナミックレンジを減少させるので受信機の誤トリガを引き起こすことがある。設計者は、ソースインピーダンスをトレースインピーダンスおよび負荷インピーダンスに等しくするために、適切な信号線終端を使用することによって反射を除去する。
インピーダンスを正しく整合させ、信号線を終端するために、設計者は以下の方法で信号の整合性を確保することができる。
VIAがインピーダンス変化と反射を引き起こすので、クロック伝送線でVIAを使わないでください
キープストレート。直角曲がりを使用しないでください
可能な限りポイントツーポイントクロックトレースを使用し、反射を最小にするためにクロック信号を終了する
負荷を緩衝し負荷容量を制限する外部機器の使用
電流を制限するために各々のスイッチ出力で直列に10～27オームの抵抗を加えてください
適切な終端抵抗を配置し、伝送線路と端子との間のインピーダンス整合が線インピーダンスに等しいことを保証する
ノイズを最小化するための基準平面内の層間配線クロックトレース層
トレース長を5 cm以下に保ち、インピーダンスを65Ω以下に保ち、インダクタンス値を40 nH以下に維持し、トレース容量を20 pF以下に保ち、特に重要な高速配線のために、全容量は30 pF未満に保つ。
結論として
In addition to choosing suitable high-frequency 材料, デザイナーは、より多くのよりよく使うことができます PCBレイアウト to make them work properly at high frequencies. 以来 PCB ユニークです, それはアプリケーションのためにカスタマイズされなければなりません. 使用 PCB ソフトウェアパッケージが広い範囲の機能を提供するので、CADまたは設計キットソフトウェアはデザイナーを助けることができます.
