Richtlinien und Techniken für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs in Altium Designer

Das Layout und das Routing von Hochgeschwindigkeits-PCBs können komplex sein und erfordern viele unterschiedliche Überlegungen. Wichtige Techniken für das Hochgeschwindigkeits-Layout und Richtlinien für das Routing Ihres Designs umfassen alles von der Spurbreite auf Übertragungsleitungen bis hin zu Freiräumen für die Masseverbindung, Verfolgung des Rückkehrpfads, definierte charakteristische Impedanz und vieles mehr. Einfache Designsoftware-Pakete können all diese Einschränkungen nicht gleichzeitig bewältigen, was den Leiterplattendesigner dazu zwingt, jede Verbindung manuell zu überprüfen und Stunden mit der Überarbeitung des Layouts zu verbringen, wenn Fehler erkannt werden.

Altium Designer ist die einzige Designanwendung, die entwickelt wurde, um jedes elektronische Produkt zu bewältigen. Designteams können schnell und einfach die besten Richtlinien für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs implementieren, um die Signalintegrität mit einem fortschrittlichen Werkzeugsatz in einer einzigen Anwendung zu gewährleisten. PCB-Designer wissen, dass das Erstellen eines Layouts für Hochgeschwindigkeits-PCBs viele Berechnungen, Messungen und die Einhaltung von Designregeln erfordert, und Altium Designer hilft, viele dieser wichtigen Aufgaben zu automatisieren. Wenn Sie Ihren Designprozess optimieren möchten, ohne die Signalintegrität zu opfern, sollten Sie diese Techniken für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs und Richtlinien für das Design von Hochgeschwindigkeitsplatinen in Ihrem nächsten Leiterplattendesign implementieren.

ALTIUM DESIGNER^®

Die branchenführende Elektronikdesign- und Simulationsanwendung für professionelle Designer und PCB-Hersteller.

Die moderne Elektronik von heute arbeitet mit höheren Geschwindigkeiten, wird dichter platziert und erfordert präzisere Verlegungen als je zuvor. Die Erwartung ist, dass Hochgeschwindigkeitsdesigns in Zukunft nur noch leistungsfähiger werden, und Designer müssen die besten Richtlinien und Praktiken für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design implementieren, um sicherzustellen, dass ihre Entwürfe ordnungsgemäß funktionieren. Wichtige Aspekte eines Designs wie Impedanzkontrolle, Rückwegplanung und hochfrequente EMI sind nur der Anfang im Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout.

Obwohl es viele Anforderungen gibt, die in jedem Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenlayout zu erfüllen sind, kann die richtige Designsoftware helfen, indem sie es Ihnen ermöglicht, diese Anforderungen als Designregeln zu spezifizieren. Diese Regeln werden dann durchgesetzt, während Sie Ihre Komponenten platzieren und Ihre Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitungen verlegen. Altium Designer ist das ideale PCB-Designsoftwarepaket, um sicherzustellen, dass Ihre Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte wie erforderlich funktioniert und den Branchenstandards entspricht.

Was ist Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout und -Design?

Alle Hochgeschwindigkeits-PCBs haben Signale mit schnellen Anstiegszeiten, was bedeutet, dass die Leistungsspektraldichten verschiedener Signale in den hohen GHz-Bereich reichen. Diese Komponenten auf Hochgeschwindigkeits-PCBs schalten schnell und können erhebliche EMI erzeugen, wenn sie nicht richtig verlegt werden. Daher bestimmen Layout, Verlegung, Planung des Rückkehrpfads, Berechnungen der charakteristischen Impedanz und viele andere Faktoren die Stabilität und Integrität dieser Entwürfe.

Einige der wichtigen Entwurfsrichtlinien für Hochgeschwindigkeits-PCBs in Layout und Verlegung sind unten aufgeführt. Diese Richtlinien sollen dazu beitragen, die Signalintegrität während des Layouts und der Verlegung zu gewährleisten sowie EMI-Probleme wie Übersprechen, Strahlung und Impedanzdiskontinuitäten zu verhindern:

• Erdungsflächen, Stromflächen und Stack-Up: Stellen Sie sicher, dass der PCB-Stack-Up einheitliche Erde unter Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitungen hat und nicht über Lücken in Erd-/Stromflächen verläuft.
• Charakteristische Impedanz: Eine spezifische Leiterbahnbreite sollte bei Übertragungsleitungen durchgesetzt werden, um sicherzustellen, dass charakteristische Impedanz und Eingangsimpedanz spezifische Werte bei Hochgeschwindigkeitsverbindungen haben.
• Abstand der Übertragungsleitungen: Durchsetzen eines ausreichenden Abstands zwischen den Leiterbahnen auf der PCB, um signifikantes Übersprechen zu verhindern und sicherzustellen, dass Signale die Rauschmargen am Empfänger nicht überschreiten.
• Leistungsintegrität: Platzieren Sie Strom- und Masseebenen nebeneinander, insbesondere den Teil des PDN, der Hochgeschwindigkeitskomponenten mit Strom versorgt, um übermäßiges Klingeln zu verhindern.
• Routing von Bussen und differentiellen Paaren: Durchsetzen von Timing-Abgleich bei parallelen Bussen und bei differentiellen Paaren, um minimale Skew zwischen wichtigen Signalen zu gewährleisten.
• Komponentenplatzierung: Achten Sie darauf, kritische Hochgeschwindigkeitskomponenten im PCB-Layout so zu platzieren, dass alle kritischen Signale mit minimalen Lagenübergängen geroutet werden können.

Diese Liste allgemeiner Richtlinien wird helfen sicherzustellen, dass Ihr Design nicht den Signalintegritätsproblemen zum Opfer fällt, die bei Hochgeschwindigkeits-PCB-Layouts häufig sind. Mit der besten PCB-Designsoftware können Sie diese Anforderungen als Designregeln programmieren, um sicherzustellen, dass ein komplexes Layout die Signalintegrität beibehält.

Schnell Ihre Hochgeschwindigkeits-PCB-Layouttechniken anhand von Designregeln überprüfen

Ihre Designregeln sollten Ihre Kreativität nicht einschränken, sondern sie werden helfen sicherzustellen, dass Ihr Design wie erforderlich funktioniert, sobald Ihr Layout abgeschlossen ist. Alle Routing- und Layout-Tools von Altium Designer basieren auf einem einheitlichen, regelgesteuerten Designmotor, um die Routbarkeit und Kompatibilität mit der obigen Liste von Richtlinien zu gewährleisten.

• Parallele Busse und differentielle Paare erfordern eine präzise Längen-/Zeitabstimmung, um Verzerrungen zu verhindern. Sie können diese Bedingungen mit Längenabgleich-Werkzeugen in Ihren PCB-Routing-Funktionen durchsetzen.

  Erfahren Sie mehr über Verzögerungsabgleich, um sicherzustellen, dass Zeitverzerrungen in differentiellen Paaren eliminiert werden.

• Lassen Sie nicht zu, dass Ihre Platine aufgrund von gängigen Signalverzerrungsproblemen versagt. Sie können diese während des Routings mit den besten PCB-Designwerkzeugen lösen.

  Erfahren Sie mehr über Quellen von Signalverzerrungen mit Richtlinien für das High-Speed-PCB-Design.

• Sie können sicherstellen, dass Ihr Routing grundlegende Designregeln einhält, die Impedanz bewahrt und die Anforderungen an die Verzerrung mit den besten automatisch-interaktiven Routing-Funktionen in Altium Designer erfüllt.

  Erfahren Sie mehr über automatisch-interaktives Routing für das High-Speed-PCB-Design.

Diese einfache PCB erfordert eine impedanzkontrollierte Verlegung für High-Speed-Signale, um die Signalintegrität zu gewährleisten.

Ein leistungsstarker High-Speed-PCB-Routing-Engine

Sobald Ihre Komponenten in Ihrem Layout platziert sind, sollten sie sorgfältig angepasst werden, um eine einfache Verlegung für Niedriggeschwindigkeits-, Hochgeschwindigkeits- und Gleichstromsignale zu gewährleisten. Das Routing kann in sehr dichten Designs aufgrund der großen Anzahl von Komponenten und Netzen, insbesondere bei BGAs mit hoher Pinanzahl, schwierig sein. Kurze Verbindungen zwischen den Komponenten, Entkopplungsschaltkreislayouts und Stromversorgungsschaltkreise zu halten, stellt sicher, dass die Verluste gering bleiben, aber es erfordert einen Satz von Routing-Funktionen, die Designregeln und Impedanzkontrolle in Ihrem Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout durchsetzen.

Verwenden Sie einen regelbasierten PCB-Routing-Engine für Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Die regelbasierte Routing-Engine in Altium Designer hilft Ihnen, grundlegende Routing-Richtlinien einzuhalten, indem sie Ihre Abstandsbegrenzungen, Routing-Längenbegrenzungen und Spurimpedanzbegrenzungen während der Arbeit durchsetzt. Bei anderer PCB-Design-Software müssen Sie manuell DRCs ausführen, sobald das Layout fertig ist, was die Möglichkeit von Designfehlern und Nacharbeit offen lässt. Altium Designer hilft Ihnen, Fehler frühzeitig zu erkennen und zu korrigieren, während Sie Ihr PCB-Layout erstellen, was sicherstellt, dass Sie grundlegende Techniken für Hochgeschwindigkeits-PCB-Layouts einhalten.

Darüber hinaus ermöglichen Ihnen die auto-interaktiven Routing-Utilities von Altium Designer, jede Routing-Topologie in Ihrem High-Speed-PCB-Layout zu implementieren. Wenn Sie Ihre Abstandsregeln angewendet und die charakteristische Impedanzkontrolle in Ihrem PCB-Layout durchgesetzt haben, helfen Ihnen Ihre auto-interaktiven Routing-Tools, das Routing zu automatisieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass Ihr Layout diesen wichtigen Designregeln entspricht. Diese Tools helfen sicherzustellen, dass Sie keine größeren Probleme mit EMI, Skew, Impedanzdiskontinuität und anderen Quellen von Signalsverzerrungen haben.

• PCB-Routing-Beschränkungen müssen in Ihre Designregeln programmiert werden, damit Sie nicht Opfer von gängigen abgestrahlten EMI-Quellen werden.

  Erfahren Sie mehr über EMI-Quellen in High-Speed- und Hochfrequenz-PCBs.

• Sie können die charakteristische Impedanzkontrolle im Layer-Stack-Manager von Altium Designer leicht sicherstellen. Dieses Tool ermöglicht es Ihnen, Impedanzprofile zu erstellen, die als Designregeln festgelegt werden, um eine erforderliche Leiterbahnbreite durchzusetzen.

  Erfahren Sie mehr über Impedanzprofile für genaues Routing in den Stack-Up-Tools von Altium Designer.

• Wenn Sie Ihre Leiterbahnlängen kurz genug halten können, können Sie die Ansammlung von Verzögerungen aufgrund von Fasergewebeeffekten verhindern. Der regelbasierte Layout-Motor von Altium Designer hilft Ihnen dabei, Längen- und Zeitgrenzen in Ihren differentiellen Paaren festzulegen.

  Erfahren Sie mehr über Fasergewebeeffekte und Verzögerungen bei der Hochgeschwindigkeitsverdrahtung.

Nur Altium Designer bietet Ihnen einen kompletten Satz an Design- und Layoutwerkzeugen für fortschrittliche Hochgeschwindigkeits-PCBs.

Techniken für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs helfen Ihnen, genau zu verdrahten

Als das führende Softwarepaket für Leiterplattendesign in der Branche implementiert Altium Designer eine intuitive Designoberfläche, die vollständig auf einem regelbasierten Designmotor aufbaut. Für das Layout von Hochgeschwindigkeits-PCBs können Sie alle oben genannten Richtlinien als Designregeln für Layout und Verdrahtung leicht definieren, was sicherstellt, dass Ihr Design grundlegende Leistungsmetriken erfüllt und herstellbar sein wird. Am wichtigsten ist, dass Hochgeschwindigkeitssignalintegritätsmetriken überprüft werden, während Sie Ihr Board verdrahten, und Fehler werden während des Layouts markiert. Sie können Fehler früh erkennen und lösen, bevor Sie Ihre Fertigungsunterlagen erstellen.

Mit der Altium 365 Plattform kann jeder Altium Designer Benutzer seine Entwurfsdaten zusammen mit seinen Fertigungsdateien, Montagedateien und Testdokumentationen teilen. Dies ermöglicht sogar einzigartige Testmethoden und Strategien wie Hardware-in-the-Loop-Tests vor und nach der Durchführung von PCB-Alterungstests. Nur Altium 365 und Altium Designer schaffen ein einziges Ökosystem, in dem Designer, Hersteller und Testingenieure zusammenarbeiten können, um komplexe Herausforderungen im Design von gedruckten Schaltungen zu lösen.

Schnell und genau routen mit der regelbasierten PCB-Designsoftware von Altium

Die Stärke von Altium Designer liegt in seinem regelbasierten PCB-Designmotor, wo alle Ihre wichtigen Entwurfs-, Layout-, Routing-, Simulations- und Fertigungswerkzeuge zusammenkommen, um Sie produktiv zu halten. Alle PCB-Designfunktionen in Altium Designer wurden entwickelt, um in einer einzigen, einheitlichen Designoberfläche auf der Grundlage eines kompletten Sets von Standard- und spezialisierten Hochgeschwindigkeits-PCB-Layouttechniken zusammenzuarbeiten. Der zugrundeliegende regelbasierte Designmotor ermöglicht es allen Ihren Entwurfs- und Hochgeschwindigkeits-Routingtechniken, Daten zu teilen und nahtlos zusammenzuarbeiten, während wichtige Entwurfsbeschränkungen erfüllt werden.

Altium Designer hilft Ihnen auch, den gesamten PCB-Designprozess zu durchlaufen, um sicherzustellen, dass Ihre Platine herstellbar ist. Sobald Sie Ihr Layout für die Hochgeschwindigkeits-PCB fertiggestellt haben, können Sie dank eines automatisierten Dokumentations- und Dateierstellungsprozesses sofort Ihre Fertigungs- und Montagedateien generieren. Sie können Ihre Dokumentation auch mit kostenlosen Anwendungserweiterungen und zusätzlichen Funktionen anpassen, wie zum Beispiel Zeichnungserstellung in Draftsman und Bereinigung Ihrer Stückliste mit ActiveBOM. Keine andere PCB-Designanwendung hilft Ihnen, so produktiv zu bleiben und fortschrittliche Elektronik zu bauen.

• Nutzen Sie die leistungsstarke Designregel-Engine in Altium Designer, die einzige Anwendung, die Ihnen hilft, die besten Techniken für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout in einer regelbasierten Design- und Layoutumgebung zu implementieren.

  Erfahren Sie mehr über das komplette Leiterplattenwerkzeugset von Altium Designer.

• Die Routing-Engine von Altium Designer wurde entwickelt, um Anforderungen an das Routing von Hochgeschwindigkeits-PCBs zu bewältigen und interagiert direkt mit Ihrer Designregel-Engine.

  Sehen Sie die fortschrittliche PCB-Routing-Engine von Altium Designer in Aktion.

• Verwenden Sie keine Dienste von Drittanbietern, um Ihre Dateien für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Projekt zu teilen, nutzen Sie die sichere Cloud-Plattform in Altium 365. Sie können Ihre Projektdaten schnell teilen und mit anderen Designern auf der Altium 365-Plattform zusammenarbeiten.

  Erfahren Sie mehr über das Teilen und die Zusammenarbeit mit Altium 365.

Altium Designer umfasst alles, was benötigt wird, um Hochgeschwindigkeits-PCBs zu entwerfen und die besten Layout-Techniken umzusetzen.

Die regelbasierte Design-Schnittstelle in Altium Designer ist der Schlüssel dazu, sicherzustellen, dass Ihr Design im großen Maßstab herstellbar sein wird, während es auch grundlegende PCB-Design- und Hochgeschwindigkeits-Layout-Richtlinien befolgt. Die regelbasierte Design-Schnittstelle in Altium Designer stellt sicher, dass Sie die besten Techniken für das Layout von Hochgeschwindigkeits-PCBs implementieren können, um die Signalintegrität zu wahren und sicherzustellen, dass Ihre Designabsichten erfüllt werden. Halten Sie Ihre Designs mit Altium Designer und Altium 365 reibungslos am Laufen.

Altium Designer auf Altium 365 bietet eine bisher in der Elektronikindustrie unerreichte Integration, die bisher der Welt der Softwareentwicklung vorbehalten war, und ermöglicht es Designern, von zu Hause aus zu arbeiten und beispiellose Effizienzniveaus zu erreichen. Es gibt auch mehrere Tutorials, die mit zusätzlichen Richtlinien für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs gefüllt sind, von denen Sie ebenfalls profitieren können.

Wir haben nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was mit Altium Designer auf Altium 365 möglich ist. Sie können die Produktseite für eine detailliertere Beschreibung der Funktionen oder eines der On-Demand-Webinare überprüfen.