7個PCB設(shè)計技巧

從信號完整性到銅的粗糙度和疊層設(shè)計，您可以使用以下幾個PCB設(shè)計技巧：

插入損耗和衰減

汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)的信號完整性

細(xì)線

地面和電源層的銅

銅的粗糙度

堆棧設(shè)計

與制造商合作

1。插入損耗和衰減

插入損耗和衰減對于設(shè)計人員來說非常重要，特別是在非常高的速度下。對于較低的時鐘頻率，如果設(shè)計人員可以減慢上升沿和下降沿，則不會那么擔(dān)心。但是在千兆字節(jié)領(lǐng)域運營的人肯定要注意，特別是衰減和損失。在那個主題上我在PCB West上了一堂課。有許多好材料可以幫助平息損失的影響，例如I-speed材料。我沒有使用那些確切的材料，但使用了其他具有類似損耗特性的材料，所以我知道它們提供的優(yōu)勢。

在這方面，設(shè)計界有一點好消息。目前正在設(shè)計和制造的IC通常具有內(nèi)置于驅(qū)動器和接收器級的預(yù)加重和均衡。結(jié)果是，即使速度在上升，現(xiàn)在也不需要高速材料。您可以通過在波形發(fā)送之前或接收端改變波形的形狀來購買處理損耗的IC。這對設(shè)計界來說是件好事。這并不意味著設(shè)計師不需要高速材料，只是需求不那么嚴(yán)重。當(dāng)它們達(dá)到10千兆字節(jié)時，它們將需要兩者，均衡和/或預(yù)加重，以及低損耗的PCB材料。

2。汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)的信號完整性

汽車和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的人們通常希望使用非常低層數(shù)的電路板，如果可以的話。這非常重要，因為低層數(shù)意味著低成本。關(guān)鍵是人們需要學(xué)習(xí)設(shè)計1,2和4層電路板，同時保持高質(zhì)量的信號完整性并控制EMI。這并不總是一件容易的事。即使在單層電路板中，也有控制阻抗和包含場的方法，但你必須以共同的方式做所有事情。每個跟蹤都必須有一個返回路徑，就像它是一個高層數(shù)的高速板一樣。

關(guān)鍵元素，布線跡線與地平面或地面布線之間的間距必須非常緊密。正如我們的朋友Dan Beeker總是說的那樣，“一切都與空間有關(guān)”。這就是物聯(lián)網(wǎng)，汽車和家電世界必須開始思考的方式。此外，隨著IC尺寸的減小，它們將被許多其他行業(yè)所面臨的細(xì)紋問題所困擾。這會影響到每個人，我們都需要考慮影響。

3。罰款線

低層數(shù)不一定需要細(xì)線。只要密度低，您就可以使用標(biāo)準(zhǔn)線寬和標(biāo)準(zhǔn)銅重量而不會出現(xiàn)任何問題。然而，設(shè)計師仍然必須了解設(shè)計傳輸線的意義。他們必須知道從這些設(shè)備發(fā)出的每個信號都很快。 IC上升時間越來越快。它不是關(guān)于時鐘頻率，而是關(guān)于傳輸線中能量的上升和下降時間。

4。用于接地和電源層的銅

在平均電路中，功率輸出具有相對固定的電壓（即3.3v），因此許多人認(rèn)為它們正在處理直流能量，不是這種情況。與磁場相關(guān)的電流幾乎總是非常高的頻率，因此向驅(qū)動傳輸線的IC供電是一個高頻事件。

當(dāng)你處理真正的低頻電流時，這是非常罕見的，設(shè)計師可能需要更厚的飛機。有些人忽視的是，當(dāng)涉及到電力輸送時，大部分能量不是在低頻率，而是在非常高的頻率。能量的頻率必須與IC輸出的開關(guān)速度相匹配。電源總線必須提供方波中的所有諧波頻率，從時鐘到.5除以上升時間，到IC的輸出驅(qū)動器。這種能量是非常高的頻率。結(jié)果是在供電期間集膚效應(yīng)接管。

當(dāng)IC輸出邊緣速率低于500皮秒時，您現(xiàn)在正在處理一，二和三千兆赫的頻率。就銅能夠處理多少電流而言，趨膚效應(yīng)將成為主導(dǎo)因素。在該領(lǐng)域，一盎司銅不會比半盎司銅更好。一旦超過某個頻率，就不會使用整個銅厚度。

有些人自欺欺人地相信他們需要一架兩盎司銅飛機。關(guān)鍵是檢查高頻下的電流，然后進(jìn)行趨膚效應(yīng)計算并確定銅真正需要的厚度。在很多情況下，他們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，即使是四分之一盎司的銅也足以滿足飛機的要求。在大多數(shù)情況下，您不需要在平面中使用一盎司或兩盎司銅。

5。銅的粗糙度

不幸的是，銅的粗糙度確實會產(chǎn)生影響。人們傾向于在分析問題時查看電壓和電流。皮膚效果是關(guān)于領(lǐng)域。一切都是關(guān)于田野的，但皮膚效應(yīng)肯定是其中一個問題。銅的粗糙度使得磁場更難以建立到跡線銅和平面的均勻電流，因為電流是從場引起的。由于磁場將電流建立在銅線上，銅線越粗糙，即使電流流過銅線也越難。結(jié)果，銅越粗糙，損耗就越大。

在高頻下，趨膚效應(yīng)損失幾乎要求在PC板上使用薄型銅。當(dāng)制造低而非常薄的ED銅時，該過程只需要更長的時間，因此成本更高。如果我們期望在PCB傳輸線中獲得插入損耗，那么薄型銅幾乎是必須的。

6。堆疊設(shè)計

由于電路中的能量存在于現(xiàn)場，如果我們希望我們的電路板能夠按照我們的要求運行并通過EMI測試，我們必須知道字段在PC板上。堆疊必須設(shè)計為包含字段，因此它們不會擴(kuò)展并且不會導(dǎo)致干擾問題或EMI問題。再一次，引用Dan Beeker的話說，“一切都與空間有關(guān)”。我能給設(shè)計師的最好的建議是專注于領(lǐng)域。必須包含字段。這需要適當(dāng)?shù)碾娐钒宥询B，正確的電路分區(qū)。正確的路由，層更改等等。

Ralph Morrison最近發(fā)布了一本名為'Fast Circuit Boards/Energy Management'的書。本書將告訴設(shè)計人員他們真正需要了解的有關(guān)電路中能量管理的信息，以幫助控制干擾，EMI和信號完整性問題。非常重要的出版物。

7。與制造商合作

我鼓勵人們在課堂上做的一件事就是了解制造商制作的電路板。換句話說，如果您要獲得6層，8層或10層電路板，請找出制造商想要構(gòu)建的天然6層，8層或10層電路板。什么是電介質(zhì)？什么是銅重量？找到一種圍繞該板設(shè)計的方法。圍繞這些電介質(zhì)進(jìn)行設(shè)計。圍繞銅重量設(shè)計。即使在不同的層上需要不同的線寬來達(dá)到50或60歐姆的某個目標(biāo)阻抗，或者其他什么。

圍繞制造商的建筑進(jìn)行設(shè)計。讓他們知道你的工廠圖紙，“這是你的6層，這是你的8層或這是你的10層?！比绻氵@樣做，他們將獲得更好的吞吐量。我們在過去已經(jīng)做到了這一點，我們的制造商甚至在阻抗控制非常嚴(yán)格的12層，14層和16層電路板上實現(xiàn)了90％的高吞吐量。