Línea de transmisión y diseño de pista de PCB

Zachariah Peterson
|  Creado: February 3, 2021

Los diseños digitales se dividen en dos categorías: baja y alta velocidad. La categoría "alta velocidad" no significa necesariamente una frecuencia de reloj alta. Más bien, se refiere al tiempo de subida de la señal durante la conmutación, lo que conduce a la propagación del comportamiento de la onda en pistas largas de PCB. Cuando una pista de PCB se vuelve demasiado larga, debe diseñarse como una línea de transmisión, no solo como un simple conductor con resistencia de CC.

Comprender cómo diseñar líneas de transmisión con impedancia controlada y ancho de banda deseado es una habilidad importante en el diseño de PCB de alta velocidad, pero no tiene que hacer todos estos cálculos a mano. Altium Designer incluye una gama de funciones para ayudar a automatizar estas importantes tareas en el diseño de alta velocidad, y todo es accesible dentro de sus herramientas de enrutamiento de alta velocidad estándar. Siga leyendo para obtener más información sobre el enrutamiento y la integridad de la señal para líneas de transmisión para PCB digitales de alta velocidad.

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La mejor plataforma de diseño de electrónica de la industria para el diseño de líneas de transmisión y análisis en su placa de circuito.

Si es su primer salto al diseño de alta velocidad, hay algunos conceptos básicos que debe abordar antes de crear su primer diseño digital de alta velocidad. Diseñar pistas de PCB y comprender cuándo exhiben el comportamiento de la línea de transmisión es fundamental para enrutar placas de alta velocidad y crear un diseño con integridad de señal garantizada. Si su placa tiene problemas de integridad de la señal, es posible que no funcione correctamente y deberá rediseñarla.

Cuando necesite diseñar sus líneas de transmisión y pistas de PCB con especificaciones importantes de baja y alta velocidad, preste atención a estas pautas de diseño. Asegúrese de utilizar las mejores herramientas de enrutamiento de la industria para ayudar a automatizar sus procesos de diseño y disposición para su placa de circuito de alta velocidad.

Qué pasa en las líneas de transmisión y las pistas de PCB

Si sabe que sus pistas de PCB exhibirán un comportamiento de línea de transmisión, entonces la geometría de sus pistas de PCB debe diseñarse cuidadosamente para que sus pistas tengan el valor de impedancia específico como se define en su estándar de señalización de alta velocidad . Además de la impedancia, la diafonía y las pérdidas deben mantenerse en el diseño de la PCB para garantizar la integridad de la señal durante la operación. La geometría de la sección transversal de las pistas de su PCB, la longitud de la pista y la acumulación de capas afectarán a todas estas áreas.

Los parámetros importantes que determinan la impedancia de sus pistas de PCB son:

  • Ancho de pista
  • Peso de cobre (espesor de pista)
  • Distancia a la capa plana más cercana
  • Constante dieléctrica y permeabilidad magnética del material del sustrato de PCB

Cada uno de estos parámetros debe elegirse cuidadosamente para asegurar señales en líneas de transmisión en su PCB ver la impedancia correcta. El objetivo es evitar problemas de integridad de la señal que surgen cuando los trazos no tienen la impedancia correcta, son demasiado largos o combinan demasiado ruido.

Diseñe su pila de capas de PCB para evitar problemas de

integridad de la señal La prevención de los problemas de integridad de la señal que ocurren en líneas de transmisión diseñadas incorrectamente comienza con el diseño de la pila correcta. Su pila de capas de PCB contendrá la disposición del plano y las capas de señal en su PCB, y un plano de tierra colocado debajo de las pistas de su PCB determinará su impedancia, fuerza de acoplamiento a otras pistas e inmunidad a EMI.

El administrador de pila de capas de Altium Designer le permite diseñar su pila de modo que establezca la impedancia requerida para sus líneas de transmisión. No tendrá que usar un solucionador de campo externo para determinar la geometría de la traza que le brinda impedancia controlada, todo lo que necesita se puede encontrar en Altium Designer.

pista de PCB de línea de transmisión

Altium Designer facilita el diseño de líneas de transmisión con valores de impedancia específicos.

Encaminamiento y ajuste de longitud en diseños de PCB de alta velocidad

Una vez que sus líneas de transmisión de PCB se han diseñado con la geometría e impedancia correctas, debe utilizar este diseño para definir trazos impresos entre componentes en su placa de circuito. Las trazas de PCB de alta velocidad deben enrutarse con el ancho especificado para garantizar el control de impedancia, pero es posible que los grupos de trazas también tengan que coincidir en longitud para garantizar que las señales lleguen a su destino dentro de un intervalo de tiempo unitario requerido.

Las mejores herramientas de enrutamiento impondrán las restricciones de ancho y largo en sus líneas de transmisión automáticamente. No tendrá que medir manualmente las longitudes de las líneas de transmisión o establecer anchos de seguimiento a medida que enruta las señales a través de su tablero. En lugar de verificar y aplicar estas restricciones manualmente, use el mejor conjunto de características de enrutamiento que interactúan directamente con su diseño de línea de transmisión con impedancia controlada.

Altium Designer incluye el mejor conjunto de funciones de enrutamiento para PCB de alta velocidad El

enrutamiento controlado por impedancia y la coincidencia de longitud son fáciles en las mejores herramientas de diseño de PCB de alta velocidad de Altium Designer. El motor de enrutamiento en Altium Designer toma información directamente de su pila de capas de PCB para definir anchos de traza, y el ajuste de longitud se puede aplicar en su placa automáticamente durante el enrutamiento. Solo Altium Designer proporciona estas funciones junto con sus otras herramientas de diseño, lo que lo ayuda a mantenerse productivo a medida que crea diseños de placa de circuito avanzados.

Pista de PCB de la línea de transmisión

Los diseños densos con señales de alta velocidad tendrán largas trazas que acoplarán el ruido entre sí. Altium Designer incluye las herramientas de enrutamiento y diseño de apilamiento que necesita para garantizar la integridad de la señal.

Utilice reglas de diseño para evaluar su diseño

Antes de que pueda preparar su placa para la fabricación, es mejor comparar el diseño de su PCB con sus reglas de diseño para asegurarse de que no existan errores que puedan causar problemas de integridad de la señal. Aunque las mejores herramientas de enrutamiento aplicarán restricciones de diseño de línea de transmisión a sus pistas a medida que crea su diseño de PCB, es mejor verificar todo el diseño en busca de espacios libres, tamaños de orificios y pistas, colisiones de componentes y otras restricciones eléctricas.

Altium Designer le ofrece estas capacidades de diseño basadas en reglas y mucho más. El software de diseño basado en reglas con un motor DRC en línea ejecutará estas verificaciones por usted mientras crea su diseño de PCB. Es fácil detectar, corregir y prevenir errores en los diseños de su placa de circuito mientras crea su diseño.

Funciones integrales de diseño y fabricación en Altium Designer

Una vez finalizado el diseño, el conjunto completo de funciones de diseño de placas de circuitos de Altium Designer le ayudará a generar rápidamente documentación para su fabricante. En lugar de utilizar software de terceros, Altium Designer tomará datos directamente del diseño de su PCB y generará sus entregables de fabricación automáticamente. Ninguna otra plataforma de software de diseño de PCB hace que sea tan fácil poner un nuevo diseño en producción a gran escala.

alternativodiseño y enrutamiento de alta velocidad de Altium Designer

Cree sus PCB de alta velocidad con el conjunto completo de características de diseño en Altium Designer

Cuando necesite diseñar líneas de transmisión y pistas de PCB para cualquier aplicación electrónica, utilice el mejor conjunto de características de diseño, enrutamiento, abastecimiento y fabricación de la industria. Encontrará todas estas características críticas de diseño de placa de circuito y mucho más cuando haga el cambio a Altium Designer.

Altium Designer en Altium 365 ofrece una integración sin precedentes a la industria de la electrónica hasta ahora relegada al mundo del desarrollo de software, lo que permite a los diseñadores trabajar desde casa y alcanzar niveles de eficiencia sin precedentes.

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Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson tiene una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Actualmente brinda servicios de investigación, diseño y marketing a empresas de la industria electrónica. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland y realizó investigaciones sobre la teoría, los materiales y la estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas de láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sensores ambientales y estocástica. Su trabajo ha sido publicado en más de una docena de revistas revisadas por pares y actas de congresos, y ha escrito más de 1000 blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Es miembro de IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society y Printed Circuit Engineering Association (PCEA), y anteriormente se desempeñó en el Comité Asesor Técnico de Computación Cuántica de INCITS.

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