Design von Übertragungsleitungen und Leiterplatten

Zachariah Peterson
|  Erstellt: February 3, 2021

Digitale Designs lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: langsame und hohe Geschwindigkeit. Die Kategorie „hohe Geschwindigkeit“ bedeutet nicht unbedingt eine hohe Taktrate. Es bezieht sich vielmehr auf die Anstiegszeit des Signals während des Schaltens, was zu einer Ausbreitung des Wellenverhaltens auf langen Leiterplattenspuren führt. Wenn eine Leiterplattenspur zu lang wird, muss sie wie eine Übertragungsleitung ausgelegt sein, nicht nur wie ein einfacher Leiter mit Gleichstromwiderstand.

Das Verständnis des Entwurfs von Übertragungsleitungen mit gesteuerter Impedanz und gewünschter Bandbreite ist eine wichtige Fähigkeit beim Entwurf von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten. Sie müssen jedoch nicht alle diese Berechnungen manuell durchführen. Altium Designer enthält eine Reihe von Funktionen, mit denen Sie diese wichtigen Aufgaben im Hochgeschwindigkeitsdesign automatisieren können. Alle Funktionen sind in Ihren Standard-Hochgeschwindigkeits-Routing-Tools verfügbar. Lesen Sie weiter, um mehr über Routing und Signalintegrität für Übertragungsleitungen für digitale Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten zu erfahren.

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Die branchenweit beste ElektronikDesignPlattform für Übertragungsleitung Designund Analyse in Ihrer Leiterplatte.

Wenn Sie zum ersten Mal in das Hochgeschwindigkeitsdesign einsteigen, müssen Sie einige grundlegende Konzepte in Angriff nehmen, bevor Sie Ihr erstes digitales Hochgeschwindigkeitslayout erstellen. Das Entwerfen von Leiterplattenschienen und das Verstehen, wann sie Übertragungsleitungsverhalten aufweisen, sind für das Verlegen von Hochgeschwindigkeitskarten und das Erstellen eines Layouts mit gesicherter Signalintegrität von grundlegender Bedeutung. Wenn Ihre Karte Probleme mit der Signalintegrität hat, funktioniert sie möglicherweise nicht richtig und muss neu gestaltet werden.

Beachten Sie diese Konstruktionsrichtlinien, wenn Sie Ihre Übertragungsleitungen und Leiterplatten nach wichtigen Spezifikationen für niedrige und hohe Geschwindigkeit auslegen müssen. Verwenden Sie unbedingt die branchenweit besten Routing-Tools, um Ihre Entwurfs- und Layoutprozesse für Ihre Hochgeschwindigkeitsplatine zu automatisieren.

Was geht in Übertragungsleitungen und Leiterplattenspuren

Wenn Sie wissen, dass Ihre Leiterplattenspuren ein Übertragungsleitungsverhalten aufweisen, muss die Geometrie Ihrer Leiterplattenspuren sorgfältig entworfen werden, damit Ihre Spuren den spezifischen Impedanzwert haben, der in Ihrem Hochgeschwindigkeits-Signalisierungsstandard definiert ist . Zusätzlich zur Impedanz müssen Übersprechen und Verluste im Leiterplattenlayout beibehalten werden, um die Signalintegrität während des Betriebs sicherzustellen. Die Querschnittsgeometrie Ihrer Leiterplattenspuren, die Spurlänge und der Schichtaufbau wirken sich auf alle diese Bereiche aus.

Die wichtigen Parameter, die die Impedanz Ihrer Leiterplattenspuren bestimmen, sind:

  • Leiterbahnbreite
  • Kupfergewicht (Leiterbahndicke)
  • Abstand zur nächsten ebenen Schicht
  • Dielektrizitätskonstante und magnetische Permeabilität des Leiterplatten-Substratmaterials

Jeder dieser Parameter muss sorgfältig ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass die Signale eingeschaltet sind Übertragungsleitungen in Ihrer Platine sehen die korrekte Impedanz. Ziel ist es, Probleme mit der Signalintegrität zu vermeiden, die auftreten, wenn Spuren nicht die richtige Impedanz haben, zu lang sind oder zu viel Rauschen koppeln.

Entwerfen Sie Ihren PCB-Schichtstapel, um ProblemeVerhindern von Problemen mit der

mit der Signalintegrität zu vermeiden. DasSignalintegrität, die auf falsch gestalteten Übertragungsleitungen auftreten, beginnt mit dem Entwerfen des richtigen Stapels. Ihr PCB-Schichtstapel enthält die Anordnung von Ebenen- und Signalschichten in Ihrer PCB, und eine unter Ihren PCB-Spuren platzierte Masseebene bestimmt deren Impedanz, Kopplungsstärke mit anderen Spuren und Immunität gegen EMI.

Mit dem Layer-Stack-Manager von Altium Designer können Sie Ihren Stackup so gestalten, dass Sie die erforderliche Impedanz für Ihre Übertragungsleitungen einstellen. Sie müssen keinen externen Feldlöser verwenden, um die Trace-Geometrie zu bestimmen, die Ihnen eine kontrollierte Impedanz verleiht. Alles, was Sie benötigen, finden Sie in Altium Designer.

Übertragungsleitungs-Leiterplattenschiene

Mit Altium Designer können Übertragungsleitungen mit bestimmten Impedanzwerten einfach entworfen werden.

Verlegung und Längenanpassung in Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenentwürfen

Nachdem Ihre Leiterplattenübertragungsleitungen mit der richtigen Geometrie und Impedanz entworfen wurden, müssen Sie diese Ausführung verwenden, um gedruckte Leiterbahnen zwischen Komponenten auf Ihrer Leiterplatte zu definieren. Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenspuren müssen mit der angegebenen Breite geroutet werden, um die Impedanzsteuerung sicherzustellen. Möglicherweise müssen jedoch auch Gruppen von Spuren in der Länge angepasst werden, um sicherzustellen, dass die Signale innerhalb eines erforderlichen Zeitintervalls an ihrem Ziel ankommen.

Die besten Routing-Tools erzwingen automatisch Breiten- und Längenbeschränkungen für Ihre Übertragungsleitungen. Sie müssen die Übertragungsleitungslängen nicht manuell messen oder die Spurweiten festlegen, während Sie Signale über Ihr Board leiten. Anstatt diese Einschränkungen manuell zu überprüfen und anzuwenden, verwenden Sie die besten Routing-Funktionen, die direkt mit Ihrem impedanzgesteuerten Übertragungsleitungsdesign verbunden sind.

Altium Designer bietet die besten Routing-Funktionen für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Impedanzgesteuertes Routing und Längenanpassung sind in den branchenweit besten Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten-Design-Tools von Altium Designer einfach. Die Routing-Engine in Altium Designer verwendet Informationen direkt von Ihrem PCB-Layer-Stack, um die Trace-Breiten zu definieren. Die Längenoptimierung kann während des Routings automatisch auf Ihrem Board angewendet werden. Nur Altium Designer bietet diese Funktionen zusammen mit Ihren anderen Designtools und hilft Ihnen, produktiv zu bleiben, wenn Sie erweiterte Leiterplattenlayouts erstellen.

Leiterplattenschiene der Übertragungsleitung

Dichte Layouts mit Hochgeschwindigkeitssignalen weisen lange Spuren auf, die Rauschen miteinander koppeln. Altium Designer enthält die Stackup-Design- und Routing-Tools, die Sie zur Gewährleistung der Signalintegrität benötigen.

Verwenden Sie Entwurfsregeln zur Bewertung Ihres Layouts

Bevor Sie Ihre Platine für die Herstellung vorbereiten können, sollten Sie Ihr Leiterplattenlayout anhand Ihrer Entwurfsregeln überprüfen, um sicherzustellen, dass keine Fehler vorliegen, die zu Problemen mit der Signalintegrität führen können. Obwohl die besten Routing-Tools beim Erstellen Ihres Leiterplattenlayouts Einschränkungen beim Design von Übertragungsleitungen auf Ihre Gleise anwenden, sollten Sie das gesamte Layout auf Abstände, Loch- und Gleisgrößen, Komponentenkollisionen und andere elektrische Einschränkungen überprüfen.

Altium Designer bietet Ihnen diese regelgesteuerten Entwurfsfunktionen und vieles mehr. Regelgesteuerte Konstruktionssoftware mit einer Online-DRC-Engine führt diese Überprüfungen für Sie durch, während Sie Ihr PCB-Layout erstellen. Es ist einfach, Fehler in Ihren Leiterplattendesigns zu erkennen, zu beheben und zu verhindern, wenn Sie Ihr Layout erstellen.

Umfassende Konstruktions- und Fertigungsfunktionen in Altium Designer

Sobald Ihre Konstruktion fertig ist, können Sie mit den vollständigen Konstruktionsfunktionen für Leiterplatten von Altium Designer schnell eine Dokumentation für Ihren Hersteller erstellen. Anstatt Software von Drittanbietern zu verwenden, übernimmt Altium Designer Daten direkt aus Ihrem Leiterplattenlayout und generiert automatisch Ihre Fertigungsergebnisse. Keine andere Plattform für PCB-Design-Software macht es so einfach, ein neues Design in die Serienproduktion zu bringen.

Altium Designer-Hochgeschwindigkeits-Layout und -Routing),

Erstellen Sie Ihre Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten mit den vollständigen Konstruktionsfunktionen in Altium Designer

wenn Sie Übertragungsleitungen und Leiterplattenschienen für entwerfen müssen Verwenden Sie für jede Elektronikanwendung die branchenweit besten Funktionen für Layout, Routing, Beschaffung und Fertigung. Wenn Sie zu Altium Designer wechseln, finden Sie all diese wichtigen Konstruktionsmerkmale für Leiterplatten und vieles mehr.

Altium Designer auf Altium 365 bietet eine beispiellose Integration in die Elektronikindustrie, die bisher in die Welt der Softwareentwicklung verbannt wurde. So können Designer von zu Hause aus arbeiten und ein beispielloses Maß an Effizienz erreichen.

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Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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