Diretrizes e Técnicas de Design de PCB de Alta Velocidade no Altium Designer

O layout e roteamento de PCB de alta velocidade podem ser complexos e requerem muitas considerações diversas. Técnicas importantes de layout de alta velocidade e diretrizes de roteamento para o seu design abrangem tudo, desde larguras de traço em linhas de transmissão até folgas de aterramento, acompanhamento do caminho de retorno, impedância característica definida e muito mais. Pacotes de software de design simplesmente não conseguem lidar com todas essas restrições de uma vez, deixando o projetista de placas de circuito a verificar manualmente cada interconexão e gastar horas reestruturando o layout quando erros são identificados.

O Altium Designer é a única aplicação de design construída para lidar com qualquer produto eletrônico. As equipes de design podem implementar rapidamente e com facilidade as melhores diretrizes de design de PCB de alta velocidade para garantir a integridade do sinal com um conjunto de ferramentas avançado em uma única aplicação. Os projetistas de PCB sabem que criar um layout de PCB de alta velocidade requer muitos cálculos, medições e conformidade com regras de design, e o Altium Designer ajuda a automatizar muitas dessas tarefas importantes. Se você deseja otimizar seu processo de design sem sacrificar a integridade do sinal, certifique-se de implementar estas técnicas de design de PCB de alta velocidade e diretrizes de design de placas de alta velocidade no seu próximo circuito.

ALTIUM DESIGNER^®

A melhor aplicação de design e simulação eletrônica da indústria para designers profissionais e fabricantes de PCB.

As eletrônicas modernas de hoje operam em velocidades mais rápidas, são colocadas com maior densidade e exigem roteamento mais preciso do que nunca. A expectativa é que os designs de alta velocidade tenham capacidades aumentadas no futuro, e os designers precisam implementar as melhores diretrizes de design de PCB de alta velocidade e práticas de roteamento para garantir que seus designs operem corretamente. Aspectos importantes de um design como controle de impedância, planejamento de caminho de retorno e EMI de alta frequência são apenas o começo no layout de PCB de alta velocidade.

Embora existam muitos requisitos a serem satisfeitos em qualquer layout de placa de circuito de alta velocidade, o software de design certo pode ajudar, permitindo que você especifique esses requisitos como regras de design. Essas regras são então aplicadas à medida que você coloca seus componentes e roteia suas linhas de transmissão de alta velocidade. Altium Designer é o pacote de software de design de PCB ideal para garantir que sua placa de circuito de alta velocidade opere conforme necessário e esteja em conformidade com os padrões da indústria.

O que é Layout e Design de PCB de Alta Velocidade?

Todas as PCBs de alta velocidade possuem sinais com taxas de transição rápidas, o que significa que as densidades espectrais de potência de vários sinais se estendem até a faixa de alta GHz. Esses componentes em PCBs de alta velocidade comutam rapidamente e podem gerar EMI significativa se não forem roteados adequadamente. Assim, o layout, roteamento, planejamento do caminho de retorno, cálculos de impedância característica e muitos outros fatores determinam a estabilidade e integridade desses designs.

Algumas das diretrizes importantes de design de PCB de alta velocidade em layout e roteamento estão listadas abaixo. Essas diretrizes têm como objetivo ajudar a garantir a integridade do sinal durante o layout e roteamento, bem como ajudar a prevenir problemas de EMI como diafonia, radiação e descontinuidades de impedância:

• Planos de terra, planos de alimentação e empilhamento: Certifique-se de que o empilhamento da PCB tenha um terra uniforme abaixo das linhas de transmissão de alta velocidade e não roteie sobre lacunas nos planos de terra/alimentação.
• Impedância característica: Uma largura de trilha específica deve ser imposta nas linhas de transmissão para garantir que a impedância característica e a impedância de entrada tenham valores específicos nas interconexões de alta velocidade.
• Espaçamento da linha de transmissão: Imponha um espaçamento suficiente entre as trilhas na PCB para evitar diafonia significativa e garantir que os sinais não excedam as margens de ruído no receptor.
• Integridade de potência: Posicione os planos de alimentação e terra um ao lado do outro, especificamente a parte da Rede de Distribuição de Potência (PDN) que fornecerá energia aos componentes de alta velocidade para evitar excesso de oscilações.
• Roteamento de barramentos e pares diferenciais: Aplique correspondência de tempo em barramentos paralelos e em pares diferenciais para garantir um desvio mínimo entre sinais importantes.
• Colocação de componentes: Certifique-se de posicionar componentes críticos de alta velocidade no layout da PCB de tal forma que todos os sinais críticos possam ser roteados com transições mínimas de camadas.

Esta lista de diretrizes gerais ajudará a garantir que seu design não seja vítima de problemas de integridade de sinal comuns em layouts de PCB de alta velocidade. Com o melhor software de design de PCB, você pode programar esses requisitos como regras de design para garantir que um layout complexo mantenha a integridade do sinal.

Verifique Rapidamente Suas Técnicas de Layout de PCB de Alta Velocidade Contra as Regras de Design

As suas regras de design não devem restringir sua criatividade, mas sim ajudar a garantir que seu design funcione conforme necessário uma vez que seu layout esteja completo. Todas as ferramentas de roteamento e layout do Altium Designer são construídas em cima de um motor de design unificado e orientado por regras para garantir a roteabilidade e compatibilidade com a lista acima de diretrizes.

• Barramentos paralelos e pares diferenciais exigem correspondência precisa de comprimento/tempo para evitar desvios. Você pode impor essas condições com ferramentas de ajuste de comprimento nas funcionalidades de roteamento da sua PCB.

  Aprenda mais sobre ajuste de atraso para garantir que o desvio de tempo seja eliminado em pares diferenciais.

• Não permita que sua placa falhe devido a problemas comuns de distorção de sinal. Você pode resolver esses problemas durante o roteamento com as melhores ferramentas de design de PCB.

  Aprenda mais sobre as fontes de distorção de sinal com diretrizes de design de PCB de alta velocidade.

• Você pode garantir que seu roteamento atenda às regras básicas de design, mantenha a impedância e satisfaça os requisitos de desvio com as melhores funcionalidades de roteamento auto-interativo no Altium Designer.

  Aprenda mais sobre roteamento auto-interativo para design de PCB de alta velocidade.

Esta PCB simples requer roteamento controlado por impedância para sinais de alta velocidade para garantir a integridade do sinal.

Um Poderoso Motor de Roteamento de PCB de Alta Velocidade

Uma vez que seus componentes estejam posicionados no seu layout, eles devem ser cuidadosamente ajustados para garantir um roteamento fácil para sinais de baixa velocidade, alta velocidade e DC. O roteamento pode ser difícil em designs muito densos devido ao grande número de componentes e redes, especialmente para BGAs de alto número de pinos. Manter as rotas curtas entre componentes, layouts de circuitos de desacoplamento e circuitos de fornecimento de energia garante que as perdas permaneçam baixas, mas isso requer um conjunto de recursos de roteamento que impõem regras de design e controle de impedância no seu layout de PCB de alta velocidade.

Use um Motor de Roteamento de PCB Orientado por Regras para Design de PCB de Alta Velocidade

O motor de roteamento orientado por regras no Altium Designer ajuda você a cumprir as diretrizes básicas de roteamento, impondo suas restrições de distância de separação, limites de comprimento de roteamento e restrições de impedância de trilha enquanto você trabalha. Com outros softwares de design de PCB, você precisa executar manualmente os DRCs uma vez que o layout esteja concluído, deixando aberta a possibilidade de erros de design e retrabalho. O Altium Designer ajuda você a detectar erros e corrigi-los cedo enquanto cria seu layout de PCB, o que ajuda a garantir que você cumpra com as técnicas básicas de layout de PCB de alta velocidade.

Além disso, as utilidades de roteamento auto-interativo do Altium Designer permitem implementar qualquer topologia de roteamento em todo o seu layout de PCB de alta velocidade. Se você aplicou suas regras de distância mínima e impôs controle de impedância característica no seu layout de PCB, suas ferramentas de roteamento auto-interativo ajudarão a automatizar o roteamento, garantindo que seu layout esteja em conformidade com essas importantes regras de design. Essas ferramentas ajudam a garantir que você não terá problemas maiores com EMI, desvio de fase (skew), descontinuidade de impedância e outras fontes de distorção de sinal.

• As restrições de roteamento de PCB devem ser programadas em suas regras de design para que você não se torne vítima de fontes comuns de EMI irradiada.

  Saiba mais sobre fontes de EMI em PCBs de alta velocidade e alta frequência.

• Você pode facilmente garantir o controle de impedância característica no gerenciador de pilhas de camadas do Altium Designer. Esta ferramenta permite que você crie perfis de impedância que são definidos como regras de design para impor uma largura de traço necessária.

  Saiba mais sobre perfis de impedância para roteamento preciso nas ferramentas de empilhamento do Altium Designer.

• Se você conseguir manter os comprimentos de suas trilhas suficientemente curtos, poderá evitar o acúmulo de desvio devido aos efeitos da trama de fibra. O motor de layout orientado por regras do Altium Designer ajudará você a definir limites de comprimento e tempo em seus pares diferenciais.

  Aprenda mais sobre os efeitos da trama de fibra e o desvio em roteamento de alta velocidade.

Somente o Altium Designer oferece um conjunto completo de ferramentas de design e layout para PCBs de alta velocidade avançados.

Técnicas de Design de PCB de Alta Velocidade Ajudam Você a Roteamento com Precisão

Como o principal pacote de software de design de placas de circuito da indústria, o Altium Designer implementa uma interface de design intuitiva que é totalmente baseada em um motor de design orientado por regras. Para o layout de PCB de alta velocidade, você pode facilmente definir todas as diretrizes acima como regras de design para layout e roteamento, o que ajudará a garantir que seu design cumpra com as métricas de desempenho básicas e seja fabricável. Mais importante, as métricas de integridade de sinal de alta velocidade serão verificadas à medida que você rotear sua placa, e os erros serão sinalizados durante o layout. Você pode identificar erros cedo e resolvê-los antes de criar seus entregáveis de fabricação.

Com a plataforma Altium 365, todo usuário do Altium Designer pode compartilhar seus dados de projeto junto com seus arquivos de fabricação, montagem e documentação de teste. Isso até possibilita métodos e estratégias de teste únicos, como o teste de hardware em loop antes e depois de realizar testes de envelhecimento de PCB. Somente o Altium 365 e o Altium Designer criam um único ecossistema onde designers, fabricantes e engenheiros de teste podem trabalhar juntos para resolver desafios complexos de design de placas de circuito impresso.

Trace Rápida e Precisamente Com o Software de Design de PCB Orientado por Regras da Altium

A força do Altium Designer vem de seu motor de design de PCB orientado por regras, onde todas as suas ferramentas importantes de design, layout, roteamento, simulação e fabricação se unem para mantê-lo produtivo. Todas as funcionalidades de design de PCB no Altium Designer foram construídas para trabalhar juntas em uma única interface de design unificada, em cima de um conjunto completo de técnicas padrão e especializadas de layout de PCB de alta velocidade. O motor de design orientado por regras subjacente permite que todas as suas técnicas de design e roteamento de alta velocidade compartilhem dados e trabalhem juntas de forma integrada, enquanto satisfazem importantes restrições de design.

O Altium Designer também ajuda a guiá-lo por todo o processo de design de PCB para garantir que sua placa seja fabricável. Uma vez que você tenha terminado o layout de sua PCB de alta velocidade, você pode gerar instantaneamente seus arquivos de fabricação e montagem graças a um processo automatizado de documentação e criação de arquivos. Você também pode personalizar sua documentação usando extensões de aplicativos gratuitas e recursos adicionais, como a criação de desenhos no Draftsman e a limpeza de sua BOM com o ActiveBOM. Nenhum outro aplicativo de design de PCB ajuda você a permanecer tão produtivo e a construir eletrônicos avançados.

• Aproveite o poderoso motor de regras de design no Altium Designer, o único aplicativo que ajuda você a implementar as melhores técnicas de layout de PCB de alta velocidade em um ambiente de design e layout orientado por regras.

  Saiba mais sobre o conjunto completo de ferramentas para placas de circuito do Altium Designer.

• O motor de roteamento do Altium Designer foi construído para lidar com os requisitos de roteamento de PCB de alta velocidade e interage diretamente com seu motor de regras de design.

  Veja o avançado motor de roteamento de PCB do Altium Designer em ação.

• Não use serviços de terceiros para compartilhar seus arquivos de projeto de PCB de alta velocidade, use a plataforma segura de nuvem no Altium 365. Você pode compartilhar rapidamente seus dados de projeto e colaborar com outros designers com a plataforma Altium 365.

  Saiba mais sobre compartilhamento e colaboração com o Altium 365.

Altium Designer inclui tudo o que é necessário para projetar PCBs de alta velocidade e implementar as melhores técnicas de layout.

A interface de design orientada por regras no Altium Designer é fundamental para garantir que seu projeto será fabricável em escala, ao mesmo tempo em que segue as diretrizes básicas de design de PCB e de layout de alta velocidade. A interface de design orientada por regras no Altium Designer garante que você possa implementar as melhores técnicas de layout de design de PCB de alta velocidade para manter a integridade do sinal e para garantir que sua intenção de design será satisfeita. Mantenha seus projetos funcionando sem problemas com Altium Designer e Altium 365.

Altium Designer no Altium 365 oferece uma quantidade sem precedentes de integração à indústria eletrônica, até então relegada ao mundo do desenvolvimento de software, permitindo que os designers trabalhem de casa e alcancem níveis inéditos de eficiência. Há também múltiplos tutoriais repletos de diretrizes adicionais de design de PCB de alta velocidade para você aproveitar.

Apenas arranhamos a superfície do que é possível fazer com Altium Designer no Altium 365. Você pode verificar a página do produto para uma descrição mais aprofundada das funcionalidades ou um dos Webinars Sob Demanda.