Xem xét Thiết kế PCB Tốc độ Cao: Xem xét Hình dạng Linh kiện

<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">Khi bắt đầu thiết kế PCB tốc độ cao, có rất nhiều điều cần được xem xét trước khi thiết kế được chuyển sang bố trí. <a href="https://resources.altium.com/p/high-speed-design-techniques-schematic-c…; rel="noopener" target="_blank">Tổ chức sơ đồ</a>, <a href="https://resources.altium.com/p/introduction-to-high-speed-pcb-designing…; rel="noopener" target="_blank">vật liệu bảng mạch</a> &amp; <a href="https://resources.altium.com/p/board-layer-stackup-considerations-for-h…; rel="noopener" target="_blank">cấu hình lớp</a>, vị trí đặt các linh kiện quan trọng, và cách định tuyến các tín hiệu tốc độ cao đều là<a href="https://resources.altium.com/p/an-overview-of-the-high-speed-pcb-design…; rel="noopener" target="_blank"> các khía cạnh của thiết kế tốc độ cao</a> cần được lên kế hoạch.</p>

<p dir="ltr">Thường thì có một lĩnh vực không được quan tâm nhiều như các phần khác, đó là hình dạng chân linh kiện. Các linh kiện được sử dụng trong thiết kế tốc độ cao không khác biệt về mặt vật lý so với những gì sẽ được sử dụng trong thiết kế thông thường. Tuy nhiên, có một số thay đổi tinh tế có thể được thực hiện đối với hình dạng pad và chân linh kiện sẽ giúp nỗ lực của bạn trong việc tạo ra một thiết kế PCB tốc độ cao.</p>

<h2 dir="ltr"><a id="pad-shapes-for-high-speed-pcb-design">Hình dạng pad cho thiết kế PCB tốc độ cao</a></h2>

<p dir="ltr">Khi đánh giá hình dạng chân linh kiện để sử dụng trong thiết kế tốc độ cao, điều đầu tiên cần xem xét là kích thước của hình dạng pad. Đôi khi được gọi là pad hạ cánh, những hình dạng này là các pad kim loại trần mà chân linh kiện sẽ được hàn vào trên PCB hoàn thiện. Thông thường, một hoặc hai hình dạng pad được sao chép để tạo ra một hình dạng chân linh kiện hoàn chỉnh.</p>

<p dir="ltr">Truyền thống, các pad PCB lớn hơn chân linh kiện khoảng 30%. Kích thước này được tính toán để đạt được sự tối ưu trong sản xuất nhằm tránh các vấn đề như "tombstoning", nơi mà các linh kiện gắn mặt như tụ điện và điện trở sẽ bị lật lên một bên. Những kích thước tối ưu này cũng cho phép sửa chữa thủ công bằng mỏ hàn cầm tay và kiểm tra thị giác mối hàn. Tuy nhiên, đối với thiết kế tốc độ cao, lượng kim loại dư thừa có thể làm tăng<a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank"> dung kháng nhiễu</a> và làm tăng chiều dài kết nối giữa các thành phần quan trọng.</p>

<p dir="ltr">Để hỗ trợ nhu cầu tốc độ cao của mạch, kích thước pad nên được giảm. Thay vì tăng kích thước pad lên 30% so với kích thước chân thực tế, một tỷ lệ nhỏ hơn như 5% sẽ có lợi hơn. Kích thước pad nhỏ hơn giúp giảm khả năng dung kháng nhiễu. Ngoài ra, chiều dài kết nối có thể được giảm bằng cách giảm khoảng cách giữa các thành phần. Phương pháp này cũng hấp dẫn vì nó sử dụng ít không gian bảng mạch hơn. Sử dụng kích thước pad nhỏ hơn không làm giảm sức mạnh cơ học của chúng vì diện tích tiếp xúc giữa chân linh kiện và PCB vẫn giữ nguyên. Tuy nhiên, sự đánh đổi ở đây là trong khả năng sản xuất của bảng mạch. Kích thước pad nhỏ hơn và khoảng cách chặt chẽ hơn làm tăng chi phí sản xuất của bảng mạch. Nhóm thiết kế sẽ phải thương lượng giữa nhu cầu tốc độ cao của thiết kế với nhu cầu thiết kế cho khả năng sản xuất trước khi lên kế hoạch cho PCB.</p>

<p dir="ltr">Làm tròn các góc của hình dạng pad là một cải tiến khác sẽ mang lại lợi ích cho thiết kế tốc độ cao của bạn. Các góc tròn sẽ cho phép bạn định tuyến các đường dẫn gần pad hơn, giúp giảm chiều dài kết nối và cũng giúp làm gọn kích thước của mạch đã lên kế hoạch.</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 />
Cải tiến hình dạng pad và via có thể giúp tăng khoảng cách trên các thiết kế mật độ cao</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="via-shapes-need-consideration-as-well">Hình dạng via cũng cần được xem xét</a></h2>

<p dir="ltr">Via thường không được coi là hình dạng thành phần của PCB, nhưng vì kích thước của chúng ảnh hưởng đến diện tích bảng mạch, chúng cũng cần được xem xét. Ngoài ra, bất kỳ kim loại nào trên bảng mạch là một phần của mạch tốc độ cao cũng cần được coi là một phần của mạch đó. Độ dài dấu vết, kích thước via và độ sâu via đều cần được tính toán vào các phép tính mạch tốc độ cao.</p>

<p dir="ltr">Điều đầu tiên cần xem xét là kích thước của hình dạng via của bạn. Kích thước của một hình dạng via được quyết định bởi đường kính của lỗ khoan, và do đó, nhóm thiết kế cần phải xem xét kích thước lỗ khoan via nào là cần thiết trước khi lên layout. Via nhỏ hơn sẽ cải thiện hiệu suất tín hiệu tốc độ cao trong khi cùng một lúc tăng chi phí sản xuất. Thường thì các via có kích thước khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào yêu cầu của mạch hoặc việc via dẫn điện hay mát.</p>

<p dir="ltr">Sau khi đã quyết định kích thước via, điều tiếp theo cần xem xét là vị trí đặt chúng so với pad của thành phần. Theo thông lệ trong các thiết kế không tốc độ cao, các via được kéo ra xa khỏi pad thành phần để duy trì khoảng cách tối ưu giữa pad và via cho mục đích sản xuất. Sau đó, pad được kết nối với via bằng một dấu vết. Tuy nhiên, độ dài của các kết nối này có thể quá dài đối với một thiết kế tốc độ cao.</p>

<p dir="ltr">Để rút ngắn chiều dài kết nối, via có thể được đặt gần pad hơn, một phần trên pad, hoặc thậm chí hoàn toàn bên trong pad. Việc đặt via như vậy có thể yêu cầu các thiết lập CAD khác nhau và điều chỉnh DRC, hoặc thậm chí là bao gồm hình dạng via trong hình dạng pad. Đây cũng là một<a href="https://d2pgu9s4sfmw1s.cloudfront.net/UAM/Prod/Done/a062E00001d7fGQQAY/…; rel="noopener" target="_blank"> phương pháp tốt</a> khi sử dụng các đường dẫn ngắn và rộng để kết nối pad của tụ bù với 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 />
Các thành phần thiết kế tốc độ cao nên được đánh giá để chọn gói thiết kế tốt nhất cho mạch</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="component-selection-and-placement">Việc chọn lựa và đặt vị trí thành phần</a></h2>

<p dir="ltr">Cũng có một số lựa chọn về dấu chân thành phần để xem xét. Các socket có thể gây ra độ tự cảm. Do đó, là một phương pháp tốt để loại bỏ hoặc giảm thiểu việc sử dụng socket trong thiết kế tốc độ cao. Việc chọn gói thiết kế đúng, và dấu chân thành phần đi kèm, cũng quan trọng. Một số thiết bị, như Op amps, thường<a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank"> được cung cấp trong các gói khác nhau</a>. Một biến thể của Op-amp có thể cho phép chiều dài đường dẫn ngắn hơn trong mạch so với một biến thể khác. Cuối cùng, hình dạng dấu chân thành phần có thể cần được điều chỉnh cho các xem xét về nhiệt. Một cách xuất sắc để tản nhiệt là đặt các pad công suất trực tiếp dưới hình dạng dấu chân IC được kết nối với một mặt phẳng nội bộ.</p>

<p dir="ltr">Hình dạng chân và pad của PCB có thể giúp bạn trong việc tạo ra thiết kế PCB tốc độ cao của mình. Ngay cả những thay đổi nhỏ nhất cũng có thể giúp bạn làm chặt chẽ hơn việc định tuyến và giảm chiều dài kết nối, hoặc thậm chí giảm bớt các vấn đề từ độ cảm nhiễu hoặc vấn đề nhiệt độ tốc độ cao.</p>

<p>Bạn có muốn biết thêm về<a href="https://resources.altium.com/p/pcb-design-software-eagle&quot; rel="noopener" target="_blank"> phần mềm thiết kế PCB</a> không?<a href="https://www.altium.com/contact-us&quot; rel="noopener" target="_blank"> Hãy nói chuyện với một chuyên gia tại Altium.</a></p>