在電子工業中，經常使用高速PCB電路板�，F代電子設備中使用的PCB滿足特定要求至關重要。因此，對高速PCB設計的需求持續增長。此外，硬件工程專業人員現在更關注高速PCB設計。
高速PCB電路板對于開發高科技設備至關重要。隨著高科技設備越來越小，數據傳輸速度也越來越快。此外，這些設備更加方便和實用。因此，了解高速PCB電路板設計的基礎知識對PCB設計師來說至關重要。在本文中，我們將提供有關高速設計的重要信息。此外，我們還將深入研究高速PCB設計指南。
高速PCB電路板設計提供非常高速的信號傳輸。這意味著具有高速PCB電路板的設備可以以非常高的速率傳輸數據。高速電路設計為制造商和工程師提供了許多優勢。這種PCB設計有助于開發最先進的電子解決方案。
然而，在信號完整性相關的開發階段存在一定的困難。正確選擇PCB材料有助于減少完整性問題。然而，您仍然會面臨諸如串擾、電磁干擾（EMI）和信號退化等問題。因此，工程師們越來越重視這些問題。
設計一個簡單的PCB可能不需要太多時間。然而，在設計高速PCB電路板時，必須考慮一些決策。在這里，您需要考慮放置線路的位置以及需要使用的寬度類型。此外，您還需要考慮線路與其他信號的接近程度。
信號的完整性會影響此設計的物理特性。這些特性包括互連、堆疊和布局。高速設計是一種使用高速數字信號在組件之間傳輸數據的系統。系統中數字信號的邊緣速率表示術語“高速”
布線、互連設計和PCB堆疊設計是高速PCB設計的主要重點。如果您在設計電路板時在這些方面取得成功，您將擁有一個功能性的高速PCB。
什么是高速數字設計？
并非所有的PCB都是高速的。有多種方法可以將高速PCB電路板與其他電路板區分開來。此外，某些特性有助于識別高速PCB設計。因此，如果滿足以下條件，則設計是高速的：
數字信號頻率為50MHz及以上
該電路具有幾個通過高速接口（如CSI和LVDS）相互連接的子電路
PCB尺寸非常小，定位組件更具挑戰性
它利用以太網、USB和HDMI進行快速數據傳輸
線路上的信號傳播時間至少為信號上升時間的三分之一
高速PCB設計通常應用于使用高速接口的高頻PCB。因此，傳輸的速度和數據量非常重要。
設計高速PCB時應考慮的因素
在設計高速布局和示意圖時，存在規則和挑戰。此外，還需要考慮某些因素，因為可能會出現一些挑戰。
阻抗
設計高速PCB電路板布局時，請評估單端阻抗Zo。此外，還應考慮差分阻抗Zdiff。未在差分對中合并的單軌阻抗是指單端阻抗。此外，差分阻抗是指耦合軌道之間的阻抗。
其他類型的阻抗包括公共Zcm、偶數模Zoe和奇數模Zoo。此外，這些阻抗并不常見。然而，它們很重要。在設計高速電路時，堅持正確的阻抗特性是至關重要的。
組件位置
元件的放置是高速電路布局中的一個關鍵點。因此，您需要找出組件在PCB上的位置。例如，根據組件的功能對其進行排序。此外，如果部件執行類似功能，則應將其放置在彼此靠近的位置。模擬組件應具有GND多邊形。
此外，將模擬元件與數字記錄道和元件分開放置。這有助于避免電磁干擾。此外，為長度調整創建足夠的空間。無需將高速組件放置在靠近干擾源的位置。此外，您不應該將與高速接口相關的組件放置在離電路板邊緣太近的位置。
這種放置會對信號質量產生負面影響。因此，將這些組件移動到電路板中心更為理想。當電路板非常小時，元件的位置更具挑戰性。
串擾
當通過通信軌道傳輸的信號在其他軌道中造成不必要的影響時，就會發生這種現象。此效應表示信號發生變化。此外，存在平行磁道的部分的長度決定了串擾。
你可以通過放置一些東西來減少串擾。因此，線路之間的距離應至少比線路寬度三倍。此外，差分對之間應該有距離。該距離應至少比軌道寬度長五倍。此外，這有助于減少差分對之間的串擾。
跟蹤長度調整
為通過數據線進行信號傳播同步，必須調整記錄道的長度。如果存在同步，接口可能根本無法工作，或在最大頻率下出現故障。因此，軌跡長度調整是高速設計中的一個重要方面。
接口頻率越高，對長度匹配的要求就越高。您只能為并行接口調整記錄道的長度。但是，有幾個記錄道沒有用于長度調整的空間。您可以在差分對中連接信號以實現串行接口。
對于非常高速的接口，記住FPGA和CPU中的互連延遲是至關重要的。差分對的長度匹配規則更為復雜。所有記錄道必須具有相同的長度。
接地
僅在一層上跟蹤高速接口是不可能的。因此，必須使用過孔將記錄道移動到其他層。此外，過孔是一些電鍍孔，有助于線路相互連接。差分層上的GND多邊形應靠近信號孔。因此，將此類GND過孔靠近信號過孔。此外，GND過孔是縫合過孔。這樣，您可以在整個高速跟蹤中保持相同的GND參考。
您需要小心如何使用過孔進行高速信號布線。過多填充過孔會導致高電流密度。此外，這可能導致過熱。確保在過孔之間創建足夠的空間。此外，接地和電源板也是該設計的重要考慮因素。
信號完整性、路由和電源完整性
信號完整性
這通常是從設計PCB中的某個阻抗值開始的。此外，它還涉及在整個布線和布局過程中保持比阻抗值。還有其他一些策略可以幫助實現信號完整性。其中包括：
通過背鉆去除超高速阻抗線中的寄生電感（電感通直流阻交流；通低頻阻高頻）
減少過孔布線
就可避免纖維編織效應的工藝和材料咨詢制造商
保留需要長度匹配的網絡和總線的列表。這將幫助您應用調整結構來消除傾斜
關注組件之間的較短路線，以創建高速信號
使用粗略的串擾模擬或計算來確定PCB布局中網絡之間的正確間距
高速走線
遵循高速項目的設計規則將有助于滿足間距和阻抗要求。此外，您還可以在差分對走線中實施重要規則�？梢允褂米罴巡季�工具對線路幾何體限制進行編碼。在高速設計中，將地平面放置在靠近線路的位置非常重要。
構建層堆疊結構，使相鄰層中的接地層與阻抗控制信號相連。這有助于保持一致的阻抗，并在高速PCB布局中定義返回路徑。
電源完整性
保持向高速部件穩定輸送功率非常重要。這是因為電源完整性問題通常被偽裝成信號完整性問題。此外，當瞬態產生強烈振蕩時，它們會導致總線和互連產生不必要的輻射。因此，利用去耦電容器組來確保電力輸送。
此外，在相鄰層上使用電源和接地層對。這有助于提供更多電容以保持低PDN阻抗。
高速PCB電路板設計中的信號完整性
你的銅線里會有信號。這些是模擬和數字信號。數字信號是時鐘或方波信號。此外，該信號是值的更簡單表示。它包括低點和高點。模擬信號具有設定范圍的正值和負值。這種類型的高速信號可以根據其信號頻率和強度確定一定程度的結果。
這兩個信號的問題是，它們容易受到干擾。當環境影響信號時，信號問題就會出現。為了確保信號的完整性，您必須將某些東西放置到位。信號完整性在高速PCB布局中至關重要。
例如，如果有一個網絡將包含數據的信號從PCB布局上的點a傳輸到點B。A點為發射機，B點為接收機。某些因素會破壞A點和B點之間的完整性。其中一些因素包括：
信號延遲
當你的線路上的電流發生不必要的偏移時，就會發生這種情況。因此，這會導致額外的電流。這會導致高信號延遲。
信號反射
當有信號沿銅線傳輸時，就會發生這種情況。然后信號反射回其起點，而不是到達其目的地。
信號時間
當發送到最終目的地的高速信號不能按時到達時，就會發生信號定時。因此，發生這種情況時，您可能會將信號解釋為1。
信號噪聲
當PCB上的另一個信號出現隨機波動時，就會出現信號噪聲。這可能會影響附近的其他高速信號。
用于高速設計和布局的高級工具
有用于實現高速電路設計的PCB設計軟件。這些軟件在用于此設計時提供了增強的功能。此外，設計師必須進行大量工作，以確保電磁兼容性和電源完整性。然而，適當的工具可以幫助取得巨大的成果。
有更多開發的PCB設計軟件，有助于實現行業標準的結果。一些仿真程序是專門為評估信號和電源完整性而設計的。此外，模擬在PCB設計中也很重要。這是因為他們在制造設計之前就解決了某些PI、SI或EMI問題。
像EAGLE、Altium Designer等高級軟件可以幫助您實現卓越的效果。Altium Designer 20中包含了一些新功能。這些功能有助于增強高速布局。例如，傳播延遲是一個很好的特性。此功能可幫助您同時查看信號傳播延遲和信號跟蹤的長度。
電路設計外派工程師信任Altium Designer提供的用于高速布局和設計的工具。確保在設計高速PCB時使用最佳工具。此外，這有助于使您的設計過程更簡單、更快。
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