Rozważania dotyczące projektowania PCB wysokiej prędkości: Kształty komponentów

<p dir="ltr"><img alt="Closeup of two IC chips" data-entity-type="file" data-entity-uuid="55882b91-abf1-455c-b771-5571556831ae" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmJkOTQ4MWYuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9ZDNiYzdmOTk4ZWY5MmM1Y2FkMGRjNzFiMGQyODUxY2I%25253D" /></p>

<p dir="ltr">Przy rozpoczynaniu projektowania PCB wysokiej prędkości, wiele aspektów musi zostać rozważonych zanim projekt trafi do fazy układu. <a href="https://resources.altium.com/p/high-speed-design-techniques-schematic-c…; rel="noopener" target="_blank">Organizacja schematu</a>, <a href="https://resources.altium.com/p/introduction-to-high-speed-pcb-designing…; rel="noopener" target="_blank">materiały płytki</a> oraz <a href="https://resources.altium.com/p/board-layer-stackup-considerations-for-h…; rel="noopener" target="_blank">konfiguracja warstw</a>, krytyczne rozmieszczenie komponentów oraz sposób prowadzenia sygnałów wysokiej prędkości to wszystko<a href="https://resources.altium.com/p/an-overview-of-the-high-speed-pcb-design…; rel="noopener" target="_blank"> aspekty projektowania wysokiej prędkości</a>, które muszą być zaplanowane.</p>

<p dir="ltr">Często zdarza się, że jednym z obszarów, który nie jest tak dokładnie rozważany jak pozostałe, są kształty ścieżek komponentów. Komponenty używane w projektowaniu wysokiej prędkości nie różnią się fizycznie od tych używanych w konwencjonalnych projektach. Jednakże, można wprowadzić pewne subtelne zmiany w kształtach padów i ścieżek komponentów, które pomogą w twoich wysiłkach tworzenia projektu PCB wysokiej prędkości.</p>

<h2 dir="ltr"><a id="pad-shapes-for-high-speed-pcb-design">Kształty padów dla projektowania PCB wysokiej prędkości</a></h2>

<p dir="ltr">Przy ocenie kształtów ścieżek do użycia w projektowaniu wysokiej prędkości, pierwszą kwestią do rozważenia jest rozmiar kształtów padów ścieżek. Czasami określane jako miejsca lądowania, te kształty to gołe metalowe pady, do których będą przylutowane piny komponentów na gotowej PCB. Zazwyczaj jeden lub dwa kształty padów są duplikowane, aby stworzyć cały kształt ścieżki komponentu.</p>

<p dir="ltr">Tradycyjnie pady PCB są większe od pinów o około 30%. Te rozmiary są obliczane dla optymalnej produkcji, aby uniknąć problemów takich jak "tombstoning", gdzie dyskretne elementy montażu powierzchniowego, takie jak kondensatory i rezystory, mogą podnosić się z jednej strony. Te optymalne rozmiary pozwalają również na ręczne poprawki za pomocą ręcznej lutownicy i wizualną inspekcję złącza lutowniczego. Jednakże, w przypadku projektu wysokiej prędkości, dodatkowy metal może zwiększyć<a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank"> pojemność pasożytniczą</a> i zwiększyć długość połączenia między krytycznymi komponentami.</p>

<p dir="ltr">Aby sprostać wysokim wymaganiom prędkości obwodu, należy zmniejszyć rozmiar padów. Zamiast zwiększać rozmiar pada o 30% w stosunku do rzeczywistego rozmiaru pinu, korzystniejsze może być użycie mniejszego procenta, takiego jak 5%. Mniejszy rozmiar pada pomaga zmniejszyć możliwą pojemność pasożytniczą. Ponadto, długości połączeń można ograniczyć, zmniejszając odstępy między komponentami. Ta praktyka jest również atrakcyjna, ponieważ używa mniej miejsca na płytce. Użycie mniejszych rozmiarów padów nie zmniejsza ich wytrzymałości mechanicznej, ponieważ obszar kontaktu między pinami komponentów a PCB pozostaje taki sam. Jednak ich kompromisem jest wykonalność płytki. Mniejsze rozmiary padów i mniejsze odstępy zwiększają koszt produkcji płytki. Zespół projektowy będzie musiał negocjować wysokie wymagania prędkości projektu z potrzebami projektowania pod kątem wykonalności produkcji przed rozpoczęciem układania PCB.</p>

<p dir="ltr">Zaokrąglenie narożników kształtów padów to kolejne ulepszenie, które przyniesie korzyści Twojemu projektowi wysokiej prędkości. Zaokrąglone narożniki pozwolą na prowadzenie ścieżek bliżej padów, co zmniejszy długości połączeń i pomoże skompaktować rozmiar układanej elektroniki również.</p>

<p dir="ltr" style="text-align: center;"><small><img alt="Picture of dense motherboard layout" data-entity-type="file" data-entity-uuid="13c1802e-8bcd-4dd1-8500-ff742d473ed7" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmM3OWYyYTYuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9MGVkOTA5NzA0OGNhMzhjZjNkMDlmY2M0MzRjNTFmMjM%25253D" /><br />
Ulepszenia kształtów padów i via mogą pomóc w zachowaniu odstępów w projektach o wysokiej gęstości</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="via-shapes-need-consideration-as-well">Kształty via również wymagają rozważenia</a></h2>

<p dir="ltr">Via nie są zwykle postrzegane jako kształt komponentu PCB, ale ponieważ ich rozmiar wpływa na powierzchnię płytki, należy je również uwzględnić. Ponadto, każdy metal na płytce, który jest częścią obwodu wysokiej prędkości, musi być traktowany jako część tego obwodu. Długości ścieżek, rozmiar i głębokość via muszą być uwzględnione w obliczeniach obwodów wysokiej prędkości.</p>

<p dir="ltr">Pierwszą rzeczą do rozważenia jest rozmiar kształtów via. Rozmiar kształtu via jest określany przez średnicę wywierconego otworu, dlatego zespół projektowy musi rozważyć, jakie rozmiary wierceń via są potrzebne przed rozpoczęciem układu. Mniejsze via poprawią wydajność sygnałów wysokiej prędkości, jednocześnie zwiększając koszty produkcji. Często używa się różnych rozmiarów via w zależności od wymagań obwodu lub tego, czy via przewodzą prąd lub masę.</p>

<p dir="ltr">Po ustaleniu rozmiarów via kolejną kwestią jest ich rozmieszczenie w stosunku do padów komponentów. Tradycyjnie, w projektach niebędących wysokiej prędkości, via są oddalane od pada komponentu, aby utrzymać optymalne odstępy między padem a via dla celów produkcyjnych. Pad jest następnie połączony z via za pomocą ścieżki. Jednak długości tych połączeń mogą być zbyt długie dla projektu wysokiej prędkości.</p>

<p dir="ltr">Aby skrócić długość połączenia, via może być umieszczona bliżej pada, częściowo na padzie, a nawet całkowicie wewnątrz pada. Umieszczanie via w ten sposób może wymagać różnych konfiguracji CAD i dostosowań DRC, a nawet włączenia kształtu via w kształt pada. Jest to również <a href="https://d2pgu9s4sfmw1s.cloudfront.net/UAM/Prod/Done/a062E00001d7fGQQAY/…; rel="noopener" target="_blank">dobra praktyka</a> używanie krótkich, szerokich ścieżek do łączenia pada kondensatora odsprzęgającego z via.</p>

<p dir="ltr" style="text-align: center;"><small><img alt="Picture of parts on a circuit board" data-entity-type="file" data-entity-uuid="e13b1f18-4a24-4d09-a94e-a9f9b3a5cd6c" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmQwYjg4ZjMuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9M2U1Mjk3YmY3Y2JkN2MzOGQwOTBmNTIzN2NmMDY3ODY%25253D" /><br />
Komponenty do projektów wysokich prędkości powinny być oceniane pod kątem najlepszego opakowania dla obwodu</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="component-selection-and-placement">Selekcja komponentów i ich rozmieszczenie</a></h2>

<p dir="ltr">Istnieją również pewne opcje odcisków komponentów do rozważenia. Gniazda mogą mieć związane z nimi indukcyjności. Dlatego dobrą praktyką jest eliminowanie lub minimalizowanie użycia gniazd w projektach wysokich prędkości. Wybór odpowiedniego opakowania i towarzyszącego odcisku komponentu jest również ważny. Niektóre urządzenia, takie jak wzmacniacze operacyjne, są zwykle <a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank">dostępne w różnych opakowaniach</a>. Jedna wersja wzmacniacza operacyjnego może umożliwić krótsze długości ścieżek w obwodzie niż inna. Wreszcie, kształty odcisków komponentów mogą wymagać dostosowania ze względów termicznych. Doskonałym sposobem na rozpraszanie ciepła jest umieszczenie padów mocy bezpośrednio pod kształtami odcisków układów scalonych, które są połączone z wewnętrzną płaszczyzną.</p>

<p dir="ltr">Ślady i kształty padów PCB mogą pomóc w tworzeniu projektu PCB wysokiej prędkości. Nawet najmniejsza zmiana może pomóc w usprawnieniu trasowania i skróceniu długości połączeń, a nawet zmniejszeniu problemów z indukcyjnością pasożytniczą czy problemami termicznymi przy wysokich prędkościach.</p>

<p>Chcesz dowiedzieć się więcej o<a href="https://resources.altium.com/p/pcb-design-software-eagle&quot; rel="noopener" target="_blank"> oprogramowaniu do projektowania PCB</a>?<a href="https://www.altium.com/contact-us&quot; rel="noopener" target="_blank"> Porozmawiaj z ekspertem w Altium.</a></p>