Giới thiệu về Thiết kế PCB Tốc độ Cao: Đường dẫn Tín hiệu

Bạn đã bao giờ lên kế hoạch cho một chuyến đi bằng máy bay mà không có chuyến bay trực tiếp đến điểm đến của bạn chưa? Tôi đã từng, và như bạn có thể đã biết, đó không phải là vấn đề. Tôi sử dụng công cụ lập kế hoạch du lịch trên trang web của hãng hàng không và để nó tự xử lý mọi chi tiết của chuyến đi cho tôi. Tất cả những gì tôi phải làm là nhập điểm xuất phát và điểm đến, và công cụ lập kế hoạch sẽ xác định lịch trình của tôi—với đủ thời gian để kịp các chuyến nối. Việc này thật dễ dàng.

Bạn có thể tưởng tượng được bao nhiêu thời gian của bạn sẽ mất nếu bạn phải tự mình lên kế hoạch cho tất cả các chuyến đi? Bạn sẽ phải nghiên cứu về các hãng hàng không khác nhau, các chuyến bay, thời gian khởi hành và đến, và sau đó tính toán tất cả thông tin đó với nhau để tìm ra lộ trình tốt nhất.

Một chuyến đi bằng máy bay yêu cầu nhiều chuyến bay nối tiếp rất giống với một đường truyền tín hiệu trên một bảng mạch in. Một đường truyền tín hiệu có điểm bắt đầu và kết thúc, với nhiều kết nối giữa chúng, giống như chuyến đi bằng máy bay. Và giống như bạn cần phải lên lịch trình kịp thời, việc cố gắng định tuyến một đường truyền tín hiệu trên PCB đòi hỏi phải xác định chiều dài và các thông số của tất cả các mạng riêng lẻ—một công việc tốn thời gian ở mức tốt nhất.

May mắn thay, chúng ta có các công cụ phần mềm thiết kế bố trí PCB có thể quản lý đường truyền tín hiệu giống như cách các trang web đặt vé máy bay sử dụng công cụ lập kế hoạch du lịch để thiết lập các chuyến đi. Hãy cùng xem xét đường truyền tín hiệu và cách các công cụ phần mềm thiết kế bố trí PCB hiện nay có thể giúp bạn làm việc với chúng. Tôi không thể hứa bạn một chuyến đi không gặp trở ngại đến một hòn đảo hoang sơ nào đó, nhưng tôi có thể hứa bạn sẽ hiểu rõ hơn về cách bạn có thể làm việc với đường truyền tín hiệu trong thiết kế PCB tốc độ cao tiếp theo của mình.

Đường truyền tín hiệu là gì?

Đường truyền tín hiệu là con đường mà một tín hiệu đi từ nguồn của nó qua nhiều thành phần và mạng lưới đến điểm đến của nó. Ví dụ, xem xét một đường truyền tín hiệu đơn giản giữa hai bộ phận có một điện trở kết thúc nằm giữa. Mạng lưới đầu tiên kết nối chân điều khiển với một đầu của điện trở, trong khi mạng lưới thứ hai kết nối đầu kia của điện trở với chân nhận. Trong hệ thống CAD, đây là hai mạng lưới khác nhau, nhưng cho mục đích thiết kế tốc độ cao, hai mạng lưới này tạo thành một đường truyền tín hiệu.

Khi bạn thiết kế một PCB tốc độ cao, bạn có thể kiểm soát trở kháng của đường dẫn thông qua chiều rộng của dấu vết và cách bạn chỉ định cấu trúc lớp của bảng mạch. Bạn cũng có thể kiểm soát chiều dài của đường dẫn và đồng bộ chiều dài của những dấu vết này với các dấu vết khác. Bước tiếp theo trong việc phát triển kỹ năng thiết kế PCB tốc độ cao của bạn là định tuyến các đường dẫn tín hiệu. Bạn không chỉ cần định tuyến trở kháng kiểm soát và đồng bộ chiều dài dấu vết, mà bạn còn phải làm điều đó cho toàn bộ đường dẫn tín hiệu thay vì chỉ cho các mạng riêng lẻ. May mắn thay, các công cụ CAD đang được sử dụng ngày nay có thể cung cấp cho bạn rất nhiều sự hỗ trợ trong việc định tuyến đường dẫn tín hiệu.

Cấu hình Đường Dẫn Tín Hiệu cho Định Tuyến

Để cấu hình một đường truyền tín hiệu duy trì tính toàn vẹn tín hiệu tốt, bạn sẽ tạo một lớp đường truyền tín hiệu trong công cụ CAD của mình và gán các mạng lưới thích hợp cho lớp đó. Khi gán các mạng lưới cho lớp đường truyền tín hiệu, bạn có thể gán chúng một cách thủ công hoặc, nếu phần mềm của bạn có tùy chọn này, để công cụ CAD tự động gán các mạng lưới dựa trên các bộ điều khiển và bộ nhận mà bạn chỉ định. Dù bạn gán các mạng lưới một cách thủ công hay tự động, bạn vẫn cần phải xác nhận rằng chúng được sắp xếp đúng thứ tự. Điều này quan trọng để đảm bảo topologi định tuyến của các mạng lưới đường truyền tín hiệu được sắp xếp theo đúng thứ tự. Nhiều nhà thiết kế tự động gán các mạng lưới vào các lớp tín hiệu của họ, sau đó thủ công sắp xếp lại chúng nếu cần.

Sau khi các mạng lưới được gán cho lớp đường truyền tín hiệu, bạn sẽ có thể chỉ định các tham số khác cho lớp đường truyền tín hiệu. Các tham số này bao gồm chiều dài tối đa và tối thiểu của định tuyến được cho phép và số lượng tối đa và tối thiểu của các vias có thể sử dụng.