Què és una placa de circuit imprès d'alta velocitat?
Anomenem una placa de circuit imprès d'alta velocitat a una placa de circuit imprès (PCB) amb una freqüència de transmissió de senyal superior a 1 GHz.
Quins són els avantatges d'utilitzar PCB d'alta velocitat?
Per millorar la freqüència del senyal i resoldre el problema de les EMI dels productes electrònics, es van fabricar PCB d'alta velocitat. Després que el disseny de la PCB d'alta velocitat tingués un gran èxit, la seva contribució a les EMI és cada cop més important. Gairebé el 60% dels problemes d'EMI es poden resoldre amb PCB d'alta velocitat.
Quins materials s'utilitzen en les plaques de circuits impresos d'alta velocitat?
Materials amb resistència a la calor, tenacitat mecànica i bona (fiabilitat)
Materials amb paràmetres Dk/Df estables (coeficient de variació petit amb la freqüència i l'entorn)
Materials amb bon control d'impedància
Materials amb baixa rugositat de la superfície de la làmina de coure
Es recomana triar tela de fibra de vidre amb obertures petites i planes.
Quins consells he de tenir en compte a l'hora de dissenyar una PCB d'alta velocitat?
A continuació es descriuen diversos consells sobre el disseny d'una PCB d'alta velocitat.
1) Utilitzeu programari de disseny amb opcions avançades
Els enginyers han de conèixer el programari de disseny que pot oferir opcions avançades. Les eines de programari requereixen moltes funcions sofisticades per poder dissenyar PCB d'alta velocitat amb programari CAD. Cal tenir una millor comprensió de les potents eines CAD.
2) Enrutament d'alta velocitat
Pel que fa a l'encaminament d'alta velocitat, els dissenyadors han d'entendre les regles de l'encaminament bàsic, com ara no tallar les capes de terra i mantenir l'encaminament curt. Per tant, eviteu la diafonia sobre una certa distància en línies digitals i protegiu tots els factors que puguin generar interferències per a la integritat del senyal.
3) Encaminament amb control d'impedància
Per a alguns senyals d'uns 40-120 ohms, necessiten adaptació d'impedància. L'adaptació d'impedància característica es revela mitjançant antenes i molts parells diferencials.
Els dissenyadors han d'entendre com calcular l'amplada del cablejat i l'apilament necessari del valor d'impedància. Si el valor d'impedància no és correcte, pot tenir un impacte greu en el senyal, cosa que pot provocar la corrupció de les dades.
4) Traces amb coincidència de longitud
Hi ha moltes línies al bus de memòria d'alta velocitat i al bus d'interfície. Aquestes línies poden funcionar a freqüències molt altes, de manera que el senyal s'ha de transmetre simultàniament des de l'emissor fins al receptor. A més, requereix una característica anomenada coincidència de longitud. Per tant, els estàndards més comuns defineixen els valors de tolerància que cal fer coincidir amb la longitud.
5) Minimitzar l'àrea del circuit de retorn de corrent
Els dissenyadors de PCB d'alta velocitat han de seguir regles bàsiques, com ara dissenyar una capa de terra contínua i reduir l'àrea del circuit de retorn de corrent optimitzant la ruta de retorn de corrent de l'encaminament, així com col·locant moltes vies cosides.
Quines són algunes de les millors pràctiques per a la fabricació de PCB d'alta velocitat?
Es dominen les habilitats de disseny de PCB d'alta velocitat, cosa que garanteix la integritat del senyal.
Els materials de les plaques de circuit imprès d'alta velocitat es seleccionen correctament per garantir el rendiment de la transmissió del senyal.
Es realitza el control de producció. Els principals punts de control durant la producció són l'amplada dels circuits, l'espaiat entre capes, les vies recobertes de coure, el gruix de coure dels circuits, el gruix de la màscara de soldadura, etc.
Quin és el cost de propietat quan es tracta de PCB d'alta velocitat?
Els factors següents afectaran el cost de les PCB d'alta velocitat.
Material (el material del substrat, el gruix del substrat, el gruix del coure)
L'equip de fabricació utilitzat
Dificultat de producció
Requisits del client
El mètode d'envasament escollit
El mètode de lliurament escollit
Com dissenyar PCB d'alta velocitat?
El disseny de PCB d'alta velocitat és un procés relativament complex que requereix una consideració completa dels senyals, la impedància, les línies de transmissió i molts altres elements tècnics. Els següents punts tècnics poden proporcionar alguna referència.
Utilitzeu multicapes per a l'enrutament de manera raonable.
Com més curt sigui el cable entre els pins dels dispositius de circuit d'alta velocitat, millor.
Implementar zones envoltants de terra per a línies de senyal o unitats locals particularment importants.
La línia de senyal d'alta freqüència col·locada a la capa superficial és propensa a produir una radiació electromagnètica més gran. La línia de senyal d'alta freqüència s'ha de col·locar entre la capa de potència i la capa terrestre. La radiació generada serà molt menor a causa de l'absorció d'ones electromagnètiques per la capa de potència i la capa inferior.
Quina diferència hi ha entre una PCB d'alta velocitat i una PCB estàndard?
Per a una placa de circuit imprès estàndard, la gent es preocupa principalment pels curtcircuits, l'aïllament i altres problemes del cable metàl·lic. Tanmateix, amb la recerca d'alt rendiment dels productes electrònics, cal augmentar la freqüència de transmissió del senyal i la gent es preocupa més pel disseny de la integritat del senyal de la placa de circuit imprès d'alta velocitat.
Hi ha alguna consideració especial a l'hora de manipular PCB d'alta velocitat?
Cal tenir en compte especialment el disseny i la producció de PCB d'alta velocitat a l'hora de manipular PCB d'alta velocitat.
La longitud de l'enrutament diferencial ha de ser coincident.
L'enrutament no ha de creuar plans de terra incomplets.
No col·loqueu punts de prova en cap línia de senyal diferencial d'alta velocitat.
No conduïu línies de senyal d'alta velocitat a prop o per sota de cristalls, oscil·ladors, fonts d'alimentació commutades, forats de muntatge, dispositius magnètics o xips de senyal periòdics.
Intenta encaminar les línies de senyal d'alta velocitat a les capes superior i inferior amb una capa de terra de referència completa. No es recomana encaminar les línies al pla interior.
Mantingueu la distància des del senyal d'alta velocitat fins a la vora de la capa de terra de referència a més de 90 mil·límetres.
Presteu atenció a la manipulació del cablejat dels endolls i connectors.
L'amplada, l'espai i l'estructura de la capa de la traça de coure s'han de controlar amb precisió per complir amb el valor d'impedància ajustat.
Les proves d'impedància TDR solen ser necessàries quan s'acaben les PCB d'alta velocitat.
S'han de triar els tipus de materials adequats per complir les funcions desitjades.
Es necessita un acabat superficial pla per a les PCB d'alta velocitat, i sempre aconsellem ENIG per al tractament superficial ENEPIG.
Quina és la velocitat màxima de transferència de dades que es pot aconseguir en una placa de circuit imprès d'alta velocitat?
La velocitat màxima teòrica de transferència de dades que es pot aconseguir en una placa de circuit imprès d'alta velocitat és de 10.0 GP (gigabits per segon), però això està millorant contínuament.
Hi ha eines o processos especials necessaris per dissenyar una PCB d'alta velocitat?
Hi ha eines de programari de disseny de PCB i eines de simulació EDA necessàries per dissenyar una PCB d'alta velocitat, com ara Cadence, Mentor, PADS, Altium, HyperLynx, HFSS, ADS, etc.
Val la pena assenyalar que una eina de programari pot ser adequada per a un projecte de PCB, mentre que una altra eina de programari es pot utilitzar millor per a altres tipus de projectes. Per tant, és molt important trobar l'eina de programari de disseny de PCB adequada.
Quines són les especificacions bàsiques i els proveïdors de material PCB d'alta velocitat?
El material d'alta velocitat pot ser FR4, ceràmica, PTFE o material reforçat amb PTFE amb una freqüència d'1 GHz a 100 GHz. Hi ha diversos proveïdors famosos de materials per a PCB d'alta velocitat com ara: Rogers, ISOLA, Ventec, ITEQ, TUC, SHENGYI, Panasonic, Taconic, etc.
Quins són els errors més comuns en la selecció de materials de PCB per a sistemes de radar?
Els errors comuns en la selecció de materials de PCB per a sistemes de radar inclouen confiar únicament en un sol material (per exemple, utilitzar FR-4 per a aplicacions d'alta freqüència), passar per alt les necessitats de gestió tèrmica i ignorar la complexitat de la fabricació de materials avançats.