Conception de la ligne de transmission et des circuits imprimés

Zachariah Peterson
|  Créé: February 3, 2021

Les conceptions numériques se divisent en gros en deux catégories: basse vitesse et haute vitesse. La catégorie «haute vitesse» ne signifie pas nécessairement une fréquence d'horloge élevée. Il fait plutôt référence au temps de montée du signal pendant la commutation, ce qui conduit à la propagation du comportement des ondes sur de longues pistes de PCB. Lorsqu'une piste PCB devient trop longue, elle doit être conçue comme une ligne de transmission, pas seulement comme un simple conducteur avec une résistance CC.

Comprendre comment concevoir des lignes de transmission avec une impédance contrôlée et la bande passante souhaitée est une compétence importante dans la conception de circuits imprimés à haute vitesse, mais vous n'avez pas à faire tous ces calculs à la main. Altium Designer comprend une gamme de fonctionnalités pour aider à automatiser ces tâches importantes dans la conception à grande vitesse, et tout est accessible dans vos outils de routage haute vitesse standard. Continuez à lire pour en savoir plus sur le routage et l'intégrité du signal pour les lignes de transmission pour les circuits imprimés numériques haute vitesse.

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La meilleure plate-forme de conception électronique de l'industrie pour la conception de lignes de transmission et analyse dans votre circuit imprimé.

S'il s'agit de votre premier saut dans la conception à haute vitesse, il y a quelques concepts de base à aborder avant de créer votre première mise en page numérique à haute vitesse. La conception des pistes de PCB et la compréhension du comportement des lignes de transmission sont fondamentales pour le routage des cartes à haute vitesse et la création d'une disposition avec une intégrité de signal garantie. Si votre carte a des problèmes d'intégrité du signal, elle peut ne pas fonctionner correctement et devra être repensée.

Lorsque vous avez besoin de concevoir vos lignes de transmission et vos pistes de circuits imprimés selon d'importantes spécifications de vitesse faible et élevée, faites attention à ces directives de conception. Assurez-vous d'utiliser les meilleurs outils de routage du secteur pour vous aider à automatiser vos processus de conception et de mise en page pour votre carte de circuit imprimé haute vitesse.

Ce qui entre dans les lignes de transmission et les pistes PCB

Si vous savez que vos pistes PCB présenteront un comportement de ligne de transmission, alors la géométrie de vos pistes PCB doit être soigneusement conçue afin que vos pistes aient la valeur d'impédance spécifique définie dans votre norme de signalisation haute vitesse . En plus de l'impédance, la diaphonie et les pertes doivent être conservées dans la configuration du PCB pour garantir l'intégrité du signal pendant le fonctionnement. La géométrie en coupe transversale de vos pistes PCB, la longueur des pistes et l'empilement des couches affecteront toutes ces zones.

Les paramètres importants qui déterminent l'impédance de vos pistes PCB sont:

  • Largeur de la piste
  • Poids du cuivre (épaisseur de la piste)
  • Distance à la couche plane la plus proche
  • Constante diélectrique et perméabilité magnétique du matériau du substrat PCB

Chacun de ces paramètres doit être soigneusement choisi pour garantir les signaux sur les lignes de transmission de votre PCB voient l'impédance correcte. L'objectif est d'éviter les problèmes d'intégrité du signal qui surviennent lorsque les traces n'ont pas une impédance correcte, sont trop longues ou couplent trop de bruit.

Concevez votre pile de couches PCB pour

éviter les problèmes d'intégrité du signal La prévention des problèmes d'intégrité du signal qui se produisent sur des lignes de transmission mal conçues commence par la conception de l'empilement correct. Votre pile de couches PCB contiendra la disposition des couches planes et de signal dans votre PCB, et un plan de masse placé sous vos pistes PCB déterminera leur impédance, leur force de couplage à d'autres traces et leur immunité aux EMI.

Le gestionnaire de pile de couches d'Altium Designer vous permet de concevoir votre pile afin de définir l'impédance requise pour vos lignes de transmission. Vous n'aurez pas à utiliser un solveur de champ externe pour déterminer la géométrie de trace qui vous donne une impédance contrôlée, tout ce dont vous avez besoin se trouve dans Altium Designer.

piste PCB de ligne de transmission

Altium Designer facilite la conception de lignes de transmission avec des valeurs d'impédance spécifiques.

Routage et correspondance de longueur dans les conceptions de PCB à grande vitesse

Une fois que vos lignes de transmission de PCB ont été conçues avec la bonne géométrie et l'impédance, vous devez utiliser cette conception pour définir des traces imprimées entre les composants de votre carte de circuit imprimé. Les traces de PCB à haute vitesse doivent être acheminées avec la largeur spécifiée pour assurer le contrôle de l'impédance, mais les groupes de traces peuvent également avoir besoin d'une longueur adaptée pour garantir que les signaux arrivent à leur destination dans un intervalle de temps unitaire requis.

Les meilleurs outils de routage appliqueront automatiquement des contraintes de largeur et de longueur sur vos lignes de transmission. Vous n'aurez pas à mesurer manuellement les longueurs des lignes de transmission ou à définir des largeurs de trace lorsque vous acheminez les signaux à travers votre carte. Au lieu de vérifier et d'appliquer ces contraintes manuellement, utilisez le meilleur ensemble de fonctionnalités de routage qui s'interface directement avec votre conception de ligne de transmission à impédance contrôlée.

Altium Designer inclut le meilleur ensemble de fonctionnalités de routage pour les circuits imprimés haute vitesse Le

routage contrôlé par impédance et la correspondance de longueur sont faciles dans les meilleurs outils de conception de circuits imprimés haute vitesse d'Altium Designer. Le moteur de routage d'Altium Designer extrait les informations directement de votre pile de couches PCB pour définir les largeurs de trace, et le réglage de la longueur peut être appliqué automatiquement à votre carte pendant le routage. Seul Altium Designer propose ces fonctionnalités en plus de vos autres outils de conception, vous aidant à rester productif lorsque vous créez des schémas de circuits imprimés avancés.

Piste PCB de ligne de transmission

Les mises en page denses avec des signaux à haute vitesse auront de longues traces qui couplent le bruit les unes aux autres. Altium Designer comprend les outils de conception d'empilage et de routage dont vous avez besoin pour garantir l'intégrité du signal.

Utilisez des règles de conception pour évaluer votre disposition

Avant de pouvoir préparer votre carte pour la fabrication, il est préférable de vérifier la disposition de votre PCB par rapport à vos règles de conception pour vous assurer qu'il n'y a pas d'erreurs susceptibles de causer des problèmes d'intégrité du signal. Bien que les meilleurs outils de routage appliquent des contraintes de conception de ligne de transmission à vos pistes lorsque vous créez votre disposition de PCB, il est préférable de vérifier l'ensemble de la disposition pour les dégagements, les tailles de trous et de pistes, les collisions de composants et d'autres contraintes électriques.

Altium Designer vous offre ces capacités de conception basées sur des règles et bien plus encore. Un logiciel de conception basé sur des règles avec un moteur DRC en ligne exécutera ces vérifications pour vous lorsque vous créez votre configuration de PCB. Il est facile de repérer, de corriger et d'éviter les erreurs dans la conception de vos circuits imprimés lorsque vous créez votre mise en page.

Fonctionnalités de conception et de fabrication complètes dans Altium Designer

Une fois votre conception terminée, l'ensemble complet des fonctionnalités de conception de circuits imprimés d'Altium Designer vous aidera à générer rapidement une documentation pour votre fabricant. Au lieu d'utiliser un logiciel tiers, Altium Designer prendra les données directement à partir de la configuration de votre PCB et générera automatiquement vos livrables de fabrication. Aucune autre plate-forme logicielle de conception de circuits imprimés ne facilite la mise en production à grande échelle d'une nouvelle conception.

alternatifmise en page et routage haute vitesse Altium Designer

Créez vos circuits imprimés haute vitesse avec l'ensemble complet des fonctionnalités de conception dans Altium Designer

Lorsque vous devez concevoir des lignes de transmission et des pistes de PCB pour toute application électronique, utilisez le meilleur ensemble de fonctionnalités de mise en page, de routage, d'approvisionnement et de fabrication. Vous trouverez toutes ces fonctionnalités de conception de circuits imprimés critiques et bien plus encore lorsque vous passerez à Altium Designer.

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A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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