Hướng dẫn và Kỹ thuật Thiết kế PCB Tốc độ Cao trong Altium Designer

Bố cục và định tuyến PCB tốc độ cao có thể phức tạp và đòi hỏi nhiều yếu tố đa dạng. Các kỹ thuật bố cục tốc độ cao quan trọng và hướng dẫn định tuyến cho thiết kế của bạn bao gồm mọi thứ từ độ rộng dấu vết trên đường truyền tới khoảng cách đổ mặt đất, theo dõi đường trở về, đặc tính trở kháng xác định, và nhiều hơn nữa. Các gói phần mềm thiết kế đơn giản đơn giản không thể xử lý tất cả các ràng buộc này cùng một lúc, để lại việc kiểm tra thủ công mỗi kết nối và mất hàng giờ để chỉnh sửa bố cục khi phát hiện lỗi.

Altium Designer là ứng dụng thiết kế duy nhất được xây dựng để xử lý bất kỳ sản phẩm điện tử nào. Các đội thiết kế có thể nhanh chóng và dễ dàng áp dụng các hướng dẫn thiết kế PCB tốc độ cao tốt nhất để đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu với một bộ công cụ tiên tiến trong một ứng dụng duy nhất. Các nhà thiết kế PCB biết rằng tạo một bố cục PCB tốc độ cao đòi hỏi nhiều tính toán, đo lường và tuân thủ các quy tắc thiết kế, và Altium Designer giúp tự động hóa nhiều nhiệm vụ quan trọng này. Nếu bạn muốn tối ưu hóa quy trình thiết kế mà không hy sinh tính toàn vẹn tín hiệu, hãy chắc chắn áp dụng các kỹ thuật thiết kế PCB tốc độ cao và hướng dẫn thiết kế bảng mạch tốc độ cao trong bảng mạch tiếp theo của bạn.

ALTIUM DESIGNER^®

Ứng dụng thiết kế và mô phỏng điện tử tốt nhất trong ngành cho các nhà thiết kế chuyên nghiệp và nhà sản xuất PCB.

Các thiết bị điện tử hiện đại ngày nay hoạt động với tốc độ cao hơn, được bố trí với mật độ cao hơn và yêu cầu đường dẫn chính xác hơn bao giờ hết. Kỳ vọng là các thiết kế tốc độ cao sẽ chỉ có khả năng tăng cao hơn trong tương lai, và các nhà thiết kế cần phải áp dụng các hướng dẫn thiết kế PCB tốc độ cao và thực hành định tuyến tốt nhất để đảm bảo thiết kế của họ hoạt động đúng cách. Các khía cạnh quan trọng của một thiết kế như kiểm soát trở kháng, lập kế hoạch đường trở về, và EMI tần số cao chỉ là khởi đầu trong bố cục PCB tốc độ cao.

Mặc dù có nhiều yêu cầu cần được thoả mãn trong bất kỳ bố cục mạch in tốc độ cao nào, phần mềm thiết kế đúng đắn có thể giúp bạn bằng cách cho phép bạn xác định những yêu cầu này dưới dạng các quy tắc thiết kế. Những quy tắc này sau đó được thực thi khi bạn đặt các thành phần của mình và định tuyến các đường truyền tốc độ cao của bạn. Altium Designer là gói phần mềm thiết kế PCB lý tưởng để đảm bảo rằng bảng mạch in tốc độ cao của bạn hoạt động như yêu cầu và tuân thủ các tiêu chuẩn của ngành.

PCB Layout và Thiết kế Tốc độ Cao là gì?

Tất cả các PCB tốc độ cao đều có tín hiệu với tốc độ biên độ nhanh, nghĩa là mật độ phổ công suất của các tín hiệu khác nhau kéo dài vào phạm vi GHz cao. Các thành phần trên PCB tốc độ cao chuyển mạch nhanh và có thể tạo ra EMI đáng kể nếu không được định tuyến đúng cách. Do đó, bố trí, định tuyến, lập kế hoạch đường trở về, tính toán trở kháng đặc trưng và nhiều yếu tố khác quyết định sự ổn định và tính toàn vẹn của các thiết kế này.

Một số hướng dẫn thiết kế PCB tốc độ cao quan trọng trong bố trí và định tuyến được liệt kê dưới đây. Những hướng dẫn này nhằm giúp đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu trong quá trình bố trí và định tuyến, cũng như giúp ngăn chặn các vấn đề EMI như nhiễu chéo, bức xạ và sự không liên tục của trở kháng:

• Mặt đất, mặt nguồn và cấu trúc xếp chồng: Đảm bảo cấu trúc xếp chồng của PCB có mặt đất đồng nhất phía dưới các đường truyền tốc độ cao và không định tuyến qua các khoảng trống trong mặt đất/mặt nguồn.
• Trở kháng đặc trưng: Một chiều rộng đường dẫn cụ thể nên được thực thi trên các đường truyền để đảm bảo trở kháng đặc trưng và trở kháng đầu vào có các giá trị cụ thể trên các kết nối tốc độ cao.
• Khoảng cách đường truyền: Thực thi khoảng cách đủ giữa các đường dẫn trên PCB để ngăn chặn nhiễu chéo đáng kể và đảm bảo rằng các tín hiệu sẽ không vượt quá giới hạn nhiễu tại bộ thu.
• Tính toàn vẹn nguồn: Đặt các lớp nguồn và mặt đất cạnh nhau, cụ thể là phần của PDN sẽ cung cấp nguồn cho các thành phần tốc độ cao để ngăn chặn hiện tượng rung quá mức.
• Định tuyến bus và cặp đôi vi sai: Thực hiện việc khớp thời gian trên các bus song song và trên các cặp đôi vi sai để đảm bảo độ lệch tối thiểu giữa các tín hiệu quan trọng.
• Vị trí đặt thành phần: Hãy chắc chắn đặt các thành phần tốc độ cao quan trọng trong bố cục PCB một cách sao cho tất cả tín hiệu quan trọng có thể được định tuyến với ít chuyển lớp nhất.

Danh sách các hướng dẫn chung này sẽ giúp đảm bảo thiết kế của bạn không gặp phải các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu thường thấy trong các bố cục PCB tốc độ cao. Với phần mềm thiết kế PCB tốt nhất, bạn có thể lập trình các yêu cầu này dưới dạng quy tắc thiết kế để đảm bảo một bố cục phức tạp duy trì được tính toàn vẹn tín hiệu.

Kiểm tra Nhanh Các Kỹ Thuật Bố Cục PCB Tốc Độ Cao Của Bạn So Với Các Quy Tắc Thiết Kế

Các quy tắc thiết kế của bạn không nên hạn chế sự sáng tạo của bạn, mà thay vào đó, chúng sẽ giúp đảm bảo thiết kế của bạn hoạt động như yêu cầu một khi bố cục của bạn hoàn thành. Tất cả các công cụ định tuyến và bố cục của Altium Designer đều được xây dựng dựa trên một động cơ thiết kế tuân theo quy tắc thống nhất để đảm bảo khả năng định tuyến và tương thích với danh sách hướng dẫn trên.

• Các bus song song và cặp vi sai cần phải có sự khớp chính xác về độ dài/thời gian để tránh sự lệch pha. Bạn có thể thực thi các điều kiện này với các công cụ điều chỉnh độ dài trong tính năng định tuyến PCB của mình.

  Tìm hiểu thêm về việc điều chỉnh độ trễ để đảm bảo lệch thời gian được loại bỏ trong các cặp vi sai.

• Đừng để bảng mạch của bạn thất bại do các vấn đề méo tín hiệu phổ biến. Bạn có thể giải quyết những vấn đề này trong quá trình định tuyến với các công cụ thiết kế PCB tốt nhất.

  Tìm hiểu thêm về các nguồn gây méo tín hiệu với hướng dẫn thiết kế PCB tốc độ cao.

• Bạn có thể đảm bảo định tuyến của mình tuân thủ các quy tắc thiết kế cơ bản, duy trì trở kháng và đáp ứng yêu cầu về lệch pha với các tính năng định tuyến tự động tương tác tốt nhất trong Altium Designer.

  Tìm hiểu thêm về định tuyến tự động tương tác cho thiết kế PCB tốc độ cao.

PCB đơn giản này yêu cầu định tuyến kiểm soát trở kháng cho các tín hiệu tốc độ cao để đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu.

Một Động Cơ Định Tuyến PCB Tốc Độ Cao Mạnh Mẽ

Sau khi các linh kiện của bạn được đặt vào bố cục, chúng cần được điều chỉnh cẩn thận để đảm bảo việc định tuyến dễ dàng cho các tín hiệu tốc độ thấp, tốc độ cao và DC. Việc định tuyến có thể trở nên khó khăn trong các thiết kế rất dày đặc do số lượng lớn các linh kiện và mạng lưới, đặc biệt là cho các BGA có số chân cao. Giữ cho các tuyến đường ngắn giữa các linh kiện, bố cục mạch lọc và mạch nguồn điện đảm bảo tổn thất giữ ở mức thấp, nhưng điều này đòi hỏi một bộ tính năng định tuyến áp dụng các quy tắc thiết kế và kiểm soát trở kháng trong bố cục PCB tốc độ cao của bạn.

Sử dụng Động Cơ Định Tuyến PCB Theo Quy Tắc cho Thiết Kế PCB Tốc Độ Cao

Động cơ định tuyến theo quy tắc trong Altium Designer giúp bạn tuân thủ các hướng dẫn định tuyến cơ bản bằng cách áp dụng các ràng buộc khoảng cách, giới hạn chiều dài định tuyến, và ràng buộc trở kháng dấu vết khi bạn làm việc. Với phần mềm thiết kế PCB khác, bạn cần phải thực hiện DRCs một cách thủ công sau khi bố cục hoàn thành, để ngỏ khả năng có lỗi thiết kế và công việc sửa chữa. Altium Designer giúp bạn phát hiện lỗi và sửa chúng sớm trong khi bạn tạo bố cục PCB của mình, điều này giúp đảm bảo bạn tuân thủ các kỹ thuật bố cục PCB tốc độ cao cơ bản.

Ngoài ra, các tiện ích tự động tương tác của Altium Designer cho phép bạn thực hiện bất kỳ topologi định tuyến nào trong bố cục PCB tốc độ cao của mình. Nếu bạn đã áp dụng các quy tắc khoảng cách và thực thi kiểm soát trở kháng đặc trưng trong bố cục PCB của mình, các công cụ định tuyến tự động tương tác của bạn sẽ giúp tự động hóa việc định tuyến trong khi đảm bảo bố cục của bạn tuân thủ những quy tắc thiết kế quan trọng này. Những công cụ này giúp đảm bảo bạn sẽ không gặp phải các vấn đề lớn với EMI, độ lệch pha, sự không liên tục trở kháng, và các nguồn gây méo tín hiệu khác.

• Các ràng buộc định tuyến PCB phải được lập trình vào quy tắc thiết kế của bạn để bạn không trở thành nạn nhân của các nguồn EMI phát ra phổ biến.

  Tìm hiểu thêm về các nguồn EMI trong PCB tốc độ cao và tần số cao.

• Bạn có thể dễ dàng đảm bảo kiểm soát trở kháng đặc trưng trong trình quản lý lớp xếp chồng của Altium Designer. Công cụ này cho phép bạn tạo các hồ sơ trở kháng được thiết lập là quy tắc thiết kế để thực thi chiều rộng đường dẫn yêu cầu.

  Tìm hiểu thêm về các hồ sơ trở kháng cho việc định tuyến chính xác trong công cụ xếp chồng của Altium Designer.

• Nếu bạn có thể giữ cho độ dài của các đường dẫn ngắn đủ, bạn có thể ngăn chặn sự tích tụ lệch do hiệu ứng sợi dệt. Động cơ thiết kế theo quy tắc của Altium Designer sẽ giúp bạn thiết lập giới hạn độ dài và thời gian trong các cặp vi sai của bạn.

  Tìm hiểu thêm về hiệu ứng sợi dệt và sự lệch trong định tuyến tốc độ cao.

Chỉ có Altium Designer cung cấp cho bạn một bộ công cụ thiết kế và bố trí đầy đủ cho các PCB tốc độ cao tiên tiến.

Kỹ thuật Thiết kế PCB Tốc Độ Cao Giúp Bạn Định Tuyến Chính Xác

Là gói phần mềm thiết kế mạch in hàng đầu của ngành, Altium Designer triển khai một giao diện thiết kế trực quan hoàn toàn dựa trên động cơ thiết kế theo quy tắc. Đối với bố trí PCB tốc độ cao, bạn có thể dễ dàng định nghĩa tất cả các hướng dẫn trên như là các quy tắc thiết kế cho bố trí và định tuyến, điều này sẽ giúp đảm bảo thiết kế của bạn sẽ tuân thủ các chỉ số hiệu suất cơ bản và có thể sản xuất được. Quan trọng nhất, các chỉ số tính toán tín hiệu tốc độ cao sẽ được kiểm tra khi bạn định tuyến bảng mạch của mình, và lỗi sẽ được cờ hiệu trong quá trình bố trí. Bạn có thể phát hiện lỗi sớm và giải quyết chúng trước khi tạo ra các sản phẩm giao hàng sản xuất của mình.

Với nền tảng Altium 365, mọi người dùng Altium Designer đều có thể chia sẻ dữ liệu thiết kế của họ cùng với các tệp sản xuất, tệp lắp ráp và tài liệu kiểm tra. Điều này thậm chí còn cho phép các phương pháp và chiến lược kiểm tra độc đáo như kiểm tra phần cứng trong vòng lặp trước và sau khi thực hiện các bài kiểm tra lão hóa PCB. Chỉ có Altium 365 và Altium Designer tạo ra một hệ sinh thái đơn nhất nơi mà các nhà thiết kế, nhà sản xuất và kỹ sư kiểm tra có thể cùng nhau làm việc để giải quyết các thách thức thiết kế bảng mạch in phức tạp.

Định Tuyến Nhanh Chóng và Chính Xác Với Phần Mềm Thiết Kế PCB Theo Quy Tắc của Altium

Sức mạnh của Altium Designer đến từ động cơ thiết kế PCB theo quy tắc của nó, nơi tất cả các công cụ thiết kế, bố trí, định tuyến, mô phỏng và sản xuất quan trọng của bạn được tổng hợp lại để giữ bạn luôn năng suất. Tất cả các tính năng thiết kế PCB trong Altium Designer được xây dựng để làm việc cùng nhau trong một giao diện thiết kế đơn nhất, thống nhất trên cơ sở một bộ kỹ thuật bố trí PCB tốc độ cao tiêu chuẩn và chuyên biệt đầy đủ. Động cơ thiết kế theo quy tắc cơ bản cho phép tất cả các kỹ thuật thiết kế và định tuyến tốc độ cao của bạn chia sẻ dữ liệu và làm việc cùng nhau một cách liền mạch trong khi đáp ứng các ràng buộc thiết kế quan trọng.

Altium Designer cũng hỗ trợ bạn trong suốt quá trình thiết kế PCB để đảm bảo bo mạch của bạn có thể được sản xuất. Sau khi bạn hoàn thành bố cục PCB tốc độ cao, bạn có thể ngay lập tức tạo ra các tệp về chế tạo và lắp ráp nhờ vào quy trình tạo tài liệu và tệp tự động. Bạn cũng có thể tùy chỉnh tài liệu của mình bằng cách sử dụng các tiện ích mở rộng miễn phí và các tính năng bổ sung, như tạo bản vẽ trong Draftsman và làm sạch BOM của bạn với ActiveBOM. Không có ứng dụng thiết kế PCB nào khác giúp bạn duy trì hiệu suất làm việc cao và xây dựng các thiết bị điện tử tiên tiến như vậy.

• Hãy tận dụng động cơ quy tắc thiết kế mạnh mẽ trong Altium Designer, ứng dụng duy nhất giúp bạn áp dụng các kỹ thuật bố cục PCB tốc độ cao tốt nhất trong một môi trường thiết kế và bố cục theo quy tắc.

  Tìm hiểu thêm về bộ công cụ hoàn chỉnh cho bo mạch mạch của Altium Designer.

• Động cơ định tuyến của Altium Designer được xây dựng để xử lý các yêu cầu định tuyến PCB tốc độ cao và kết nối trực tiếp với động cơ quy tắc thiết kế của bạn.

  Xem động cơ định tuyến PCB tiên tiến của Altium Designer hoạt động.

• Đừng sử dụng dịch vụ bên thứ ba để chia sẻ các tệp dự án PCB tốc độ cao của bạn, hãy sử dụng nền tảng đám mây an toàn trong Altium 365. Bạn có thể nhanh chóng chia sẻ dữ liệu dự án và hợp tác với các nhà thiết kế khác với nền tảng Altium 365.

  Tìm hiểu thêm về chia sẻ và hợp tác với Altium 365.

Altium Designer bao gồm mọi thứ cần thiết để thiết kế PCB tốc độ cao và áp dụng các kỹ thuật bố trí tốt nhất.

Giao diện thiết kế theo quy tắc trong Altium Designer là chìa khóa để đảm bảo thiết kế của bạn có thể được sản xuất hàng loạt trong khi cũng tuân theo các hướng dẫn thiết kế PCB cơ bản và bố trí tốc độ cao. Giao diện thiết kế theo quy tắc trong Altium Designer đảm bảo bạn có thể áp dụng các kỹ thuật bố trí thiết kế PCB tốc độ cao tốt nhất để duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu và để đảm bảo ý định thiết kế của bạn sẽ được thỏa mãn. Giữ cho thiết kế của bạn hoạt động mượt mà với Altium Designer và Altium 365.

Altium Designer trên Altium 365 mang lại một lượng tích hợp chưa từng có cho ngành công nghiệp điện tử cho đến nay, chỉ giới hạn trong thế giới phát triển phần mềm, cho phép các nhà thiết kế làm việc từ nhà và đạt được mức độ hiệu quả chưa từng có. Cũng có nhiều hướng dẫn bổ sung với các hướng dẫn thiết kế PCB tốc độ cao cho bạn tận dụng.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể làm được với Altium Designer trên Altium 365. Bạn có thể kiểm tra trang sản phẩm để biết mô tả tính năng sâu hơn hoặc một trong những Hội thảo Trực tuyến Theo Yêu cầu.