Linee Guida per Design PCB ad Alta Velocità: Una Panoramica per Iniziare

Sign that reads “high speed ahead”

Non importa in che punto sei nella tua carriera come progettista PCB, se non hai avuto ancora l’opportunità di lavorare con linee guida per design PCB ad alta velocità, allora potrebbe aspettarti una sorpresa. C’è molto da considerare quando si inizia a lavorare con l’alta velocità. La maggior parte delle strategie che dovrai imparare sono un’espansione delle regole basi di una progettazione di un circuito e metodi che già conosci. In ogni caso, scoprirai che esistono anche differenti approcci alle tecniche di progettazione base, per esempio il routing, che forse non hai mai considerato prima. 

Qui andiamo ad esplorare una panoramica dei concetti che potresti voler considerare quando disponi circuiti ad alta velocità. Futuri articoli affineranno queste aree per darti una comprensione più profonda di ogni argomento. C’è un gran bisogno di progettisti di alta velocità competenti che lavorino sui design di Circuiti Stampati delle prossime generazioni. Le applicazioni nei campi crescenti della comunicazione, aerospaziale, e dell’IoT sono solo una parte delle aree di prodotto che richiedono circuiti ad alta velocità. La nostra speranza è che queste serie di articoli contribuiranno a rendere di te quel progettista.

 

PCB with measured trace lengths

Progetti ad alta velocità includeranno molte tecniche di design incluse lunghezze della traccia misurate 

Quando un design PCB è considerato ad alta velocità? 

Prima di iniziare a progettare circuiti ad alta velocità, definiamo cosa si intende per “high speed”. Quando un circuito stampato è inteso per funzionare a frequenze abbastanza alte da poter deteriorare in maniera significativa la performance del circuito, quel progetto è considerato come ad alta velocità. Ci sono molti altri fattori che vengono ulteriormente considerati quando si determina cosa costituisce alta velocità come il circuito, i materiali, l’ambiente, la taglia della basetta e la lunghezza delle tracce. In generale, comunque, 50MHz ed oltre è tipicamente il punto dove un layout PCB viene considerato come un progetto ad alta velocità. 

Variabili da considerare per progetti ad alta velocità: 

Progetti ad alta velocità impongono tante restrizioni su di te come progettista. Ciò succede perché avrai bisogno di soddisfare i requisiti sulle diverse velocità di segnale ed altri specifici di design. Qui ci sono alcuni degli argomenti che avrai bisogno di considerare per completare con successo un progetto ad alta velocità: 

Considerazioni schematiche: Dipende se sei un ingegnere elettronico (EE) o un progettista di schede, potresti trattare lo schematico in maniera differente. Gli schematici sono tipicamente visti come un modo di comunicare connettività alla scheda. In ogni caso, lo schematico può essere di grande aiuto con l’organizzazione e la presentazione del tuo progetto ad alta velocità. 

I materiali della basetta e i requisiti di impilaggio per alta velocità: Di che materiale è costruito il tuo circuito e come è strutturato l’impilaggio faranno la differenza nel tuo progetto ad alta velocità. Discuteremo di alcuni di questi materiali e tattiche di impilaggio. 

Strategie di posizionamento dell’alta velocità: Ci sono modi con cui il posizionamento del tuo componente può essere ottimizzato per progetti ad alta velocità e ci sono anche miglioramenti per il footprint del componente per l’alta velocità. Ciò perché la clearance della componentistica alterata e la dimensione del pad può aiutarti a ridurre lunghezze di connessione ad alta velocità. 

Comprensione di stripline e microstrip: Progetti ad alta velocità richiederanno spesso un approccio differente al routing delle tracce. Diamo uno sguardo a come ottenere una migliore comprensione di tecniche di instradamento stripline e microstrip ti aiuterà con il routing ad alta velocità. 

Crosstalk, impedenza, controllo e riflessioni sul parallelismo: In un design “high speed” ci sono molte forze differenti in azione che potrebbero influenzare negativamente il tuo progetto. Molto importante è trovare modi per ridurre al minimo la loro influenza sul tuo design. 

Topologie di Routing e migliori pratiche di instradamento: Il routing ad alta velocità spesso richiede che siano utilizzate delle forme specifiche o “tipologie” per raggiungere il percorso desiderato del circuito. Rappresenta un beneficio esplorare modi diversi di instradare via escape, lunghezze di traccia, percorsi di ritorno, etc. per riuscirci. 

Instradamento di accoppiamento differenziale e lunghezza di traccia: In un progetto ad alta velocità, il routing dell’accoppiamento differenziale è una parte critica far sì che i segnali accoppiati arrivino alle loro destinazioni allo stesso momento. Segnali di linea singoli inoltre potrebbero avere requisiti di lunghezza e negli articoli in futuro ci saranno dei consigli anche per instradare anche loro. 

Regolazione della Lunghezza della Traccia: Una volta che queste lunghezze di traccia sono state instradate, spesso devono corrispondere alla lunghezza di altre tracce di segnale. Importante quindi tenere a bada la regolazione di queste lunghezze di traccia per ottenere le lunghezze desiderate all’interno di un gruppo di segnali. 

Simulatori: I progetti ad alta velocità beneficiano largamente della simulazione sia prima che inizi il layout, che durante e anche dopo. Prendi confidenza con il tuo software di progettazione per imparare trucchi e consigli per simulare i tuoi progetti. 

 

Sign that reads “solutions ahead” and “increase speed”

Alta velocità: ti aspetta un intero nuovo mondo di progettazione 

Mettere in pratica la teoria

Come puoi vedere, c’è tanto da considerare quando si lavora ad un progetto ad alta velocità. Fortunatamente, ci sono molte funzioni all’interno del tuo software CAD per design PCB che ti supportano. Ci sono calcolatori di impedenza, router per accoppiate differenziali, opzioni di monitoraggio della lunghezza della traccia e anche disponibilità di altri strumenti che sono solo ad un click di distanza sul menu. 

Abbiamo giusto grattato la superficie delle tecniche per progetti PCB ad alta velocità. C’è così tanto altro che copriremo nei prossimi articoli. Come si dice nel mondo del design PCB ad alta velocità: “stay tuned”. 

Vuoi sapere di più sulle considerazioni per progetti PCB ad alta velocità? Parlane con un esperto di Altium.

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