PCB 高速信号回路設計の 3 つのルーティング テクニック

プリント回路基板 (PCB) の設計は、電気技術者の仕事に不可欠であり、完璧な PCB を設計することは明らかに容易ではありません。完璧な PCB は、コンポーネントの選択と配置の合理性だけでなく、高い信号伝導性にも由来します。この論文では、エンジニアリング作業に役立つように、PCB 高速信号回路設計の配線技術に関する知識を紹介および表示します。

多層基板に基づく PCB ルーティング

PCB を設計するとき、ほとんどのエンジニアは、多層基板を使用して高信号ルーティングを完成させたいと考えています。このタイプの多層基板は、PCB のコアとしての役割に加えて、回路干渉を低減することもできます。これは、このような問題に直面しているエンジニアにとって主な方法です。多層基板の利用に基づいて PCB 上の高速信号回路を設計する場合、技術者はシールド設定に中間層を最大限に活用して、シールド設定を実現するために、層の数を合理的に決定して基板サイズを縮小する必要があります。これらはすべて、寄生インダクタンスを効果的に減らし、信号伝送長を短縮し、信号間の相互干渉を減らします。これらの方法はすべて、高速信号回路の信頼性にとって非常に有益です。

多層基板を使用して PCB 信号伝送の信頼性を高める上記の方法とは別に、いくつかの権威あるデータによると、同じ材料を使用した場合、4 層基板で発生するノイズは 2 倍よりも 20dB 低くなります。レイヤーボード。リードの曲がりは、曲がりが少なければ少ないほどよい。ライン全体を使用するのが最善であり、曲げが必要な場合は、45 度ラインまたはアーク ラインを使用して、高速信号と相互結合から外部への放射をカットし、放射と反射の両方をカットします。も減少しました。

高速回路の部品間のリードピンを極力短くする

PCB 高速信号回路の設計とルーティングのプロセスでは、エンジニアは高速回路内のコンポーネント間のリード ピンをできるだけ短くする必要があります。リードが長いほど、分布インダクタンスと分布コンデンサの両方が大きくなり、高速回路での反射と発振につながります。

高速回路のコンポーネント間のリード ピンの短縮に加えて、各高速回路のコンポーネントのリード ピン間のリード層間交互は、PCB ルーティングのプロセスで短縮する必要があります。コンポーネントの接続はできるだけ少なくする必要があります。一般に、スルー ホールは約 0.5pF の分布容量をもたらす可能性があり、これは明らかに回路遅延の増加につながります。一方、高速回線の配線プロセスでは、信号線の短距離並列配線によって誘導される相互干渉を十分に考慮する必要があります。並列分配をバイパスできない場合は、並列信号ラインの後ろに大規模なグランドを設定して、干渉を減らすことができます。隣接する 2 つのレイヤーでは、配線方向は垂直でなければなりません。

特に重要な信号線またはローカル部分の周囲の地面

PCB 配線設計の過程で、技術者は特に重要な信号線またはローカル パーツでグランド サラウンドを使用することを提案します。クロック信号や高速アナログ信号など、周辺機器に保護用のアース線を追加する際に、保護対象の信号線を途中で干渉しにくいように引き回しを行っています。これは、すべてのタイプの信号ルーティングがループを形成できないためです。また、アース線もそうではありません。ただし、ループルーティング回路が発生すると、システムに大きな干渉が発生します。信号線をアース線で囲んで配線する利点は、配線の過程でループを効果的に回避することにつながります。各集積回路ブロックの近くに 1 つまたはいくつかの高周波デカップリング コンデンサを配置することをお勧めします。アナログアース線またはデジタル線を公共アース線に接続する場合は、高周波チョークリンクを使用する必要があります。一部の高速信号ラインには特別な処理が必要です。たとえば、差動信号は同じレイヤー上で、可能な限り並列ルーティングに近づける必要があります。差動信号線の間に信号を挿入することはできず、各線は同じ長さにする必要があります。

上記の方法に加えて、エンジニアは PCB 信号ルーティングを設計する際に、高速信号配線の分岐やスタブの形成を避けるように努める必要があります。高周波信号線を表層に配置すると比較的大きな電磁放射が発生することがありますので、高周波信号線は電源線とアース線の間に配置し、電磁放射により発生する放射が大きく減少するようにします。力と最下層からの吸収。

もちろん、実際のプロジェクトでは、理論が実践よりも優先されることはありません。 PCB 配線設計に関する私の経験を共有したいと思います。まず、PCB の配線設計者​​があなただけではない場合は、時間をかけてルーターの設計を確認してください。少しの予防策は、多くの修復よりもはるかに優れています。ルーターがあなたの考えを理解することを期待するのはばかげた考えです。ルーティング設計の初期段階では、あなたのアドバイスと指示が最も重要です。より多くの情報を提供し、設計に関与すればするほど、より良い PCB が得られます。ここに良い方法があります。PCB 設計エンジニアに一時的な完了ポイントを設定して、ルーティング手順が厳密に手順に従って開始されるようにすることができます。この方法は、再作業の可能性を最小限に抑えることができるように、ルーティングが軌道から外れないという点でクローズド ループのようなものです。

次に、配線エンジニアに提供する必要がある指示には、次のものが含まれます。回路機能の簡単な説明。入力場所と出力場所のラベルが付いた PCB スケッチ。厚さ、レイヤー数、各信号レイヤーとグランド プレートの詳細情報などの PCB レイヤー情報。各レイヤーが必要とする信号のタイプ。重要なコンポーネントの場所に関する要件。バイパス コンポーネントの特定の場所。印刷された行の重要性;プリント配線を制御するインピーダンスを必要とする回路の重要性。マッピング長を必要とする回線。コンポーネントのサイズ;距離または近さを必要とする印刷されたライン、回路、またはコンポーネント。上または下に配置されるコンポーネントのタイプ。

役立つリソース
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