Top 3 techniques de routage PCB pour l'intégrité du signal haute vitesse

La conception de circuits imprimés (PCB) est essentielle pour les ingénieurs électriciens et concevoir un PCB parfait n'est pas chose aisée. Un PCB parfait découle non seulement de la rationalité du choix et de la distribution des composants, mais aussi de sa haute conductivité du signal. Cette thèse présente les techniques de routage pour la conception de circuits à signaux haute vitesse sur PCB, afin d'aider votre travail d'ingénierie.

Routage PCB basé sur carte multicouche

Pour la conception PCB, la plupart des ingénieurs préfèrent réaliser le routage haute vitesse en utilisant des cartes multicouches. Outre son rôle de cœur du PCB, ce type de carte multicouche permet de réduire les interférences de circuit, méthode principale face à ce problème. Lors de la conception de circuits haute vitesse sur PCB multicouche, les ingénieurs doivent réduire la taille de la carte en déterminant rationnellement le nombre de couches, exploiter au mieux la couche intermédiaire pour le blindage et réaliser une masse de proximité. Tout cela réduit efficacement l'inductance parasite, raccourcit la longueur de transmission du signal, réduit les interférences croisées entre signaux, etc. Toutes ces méthodes bénéficient grandement à la fiabilité du circuit haute vitesse.

Outre ces méthodes, des données d'autorité montrent qu'avec le même matériau, le bruit généré par une carte 4 couches est 20 dB inférieur à celui d'une carte 2 couches. Pour le coude des pistes, moins il y en a, mieux c'est. Privilégier le tracé rectiligne ; si coude nécessaire, utiliser 45° ou arc pour réduire l'émission externe du signal haute vitesse, le couplage mutuel, et diminuer rayonnement et réflexion.

Rendre les broches de liaison entre composants du circuit haute vitesse aussi courtes que possible

Lors de la conception et du routage de circuits haute vitesse, les ingénieurs doivent rendre les broches de liaison entre composants aussi courtes que possible. Plus la broche est longue, plus l'inductance et la capacitance distribuées sont grandes, ce qui entraîne réflexion et oscillation dans le circuit haute vitesse.

Outre le raccourcissement des broches, l'alternance de couches entre broches de composants sur chaque circuit haute vitesse doit être raccourcie, c'est-à-dire minimiser les traversées lors de la connexion des composants. Généralement, une traversée apporte ~0,5 pF de capacitance distribuée, augmentant明显 le délai du circuit. Par ailleurs, en routage haute vitesse, il faut considérer pleinement les interférences croisées induites par le routage parallèle rapproché des lignes de signal. Si la distribution parallèle ne peut être évitée, un grand plan de masse peut être placé derrière les lignes parallèles pour réduire l'interférence. Dans deux couches adjacentes, le sens de routage doit être perpendiculaire.

Mise à la masse environnante sur les lignes de signal particulièrement importantes ou zones locales

Lors de la conception du routage PCB, il est suggéré d'utiliser la mise à la masse environnante sur les lignes de signal particulièrement importantes ou zones locales. Le routage est effectué pour les signaux moins sensibles aux interférences (signal d'horloge, signal analogique haute vitesse) en ajoutant un fil de masse de protection en périphérie, avec les lignes à protéger au centre. Tous types de routage de signaux ne doivent pas former de boucles, pas plus que le fil de masse. Si une boucle se forme, de grandes interférences apparaîtront. L'avantage du routage avec masse environnante est d'éviter efficacement les boucles. Il est suggéré de placer un ou plusieurs condensateurs de découplage haute fréquence près de chaque bloc de circuit intégré. Lors de la connexion de la masse analogique ou numérique à la masse commune, utiliser une liaison d'étouffement haute fréquence. Certains signaux haute vitesse nécessitent un traitement spécial. Exemple : signal différentiel requis sur même couche, aussi parallèle que possible. Aucun signal ne doit être inséré entre les lignes différentielles, et elles doivent avoir la même longueur.

Outre ces méthodes, lors de la conception du routage de signaux PCB, les ingénieurs doivent éviter les branches ou stubs sur le câblage haute vitesse. Comme un rayonnement électromagnétique important peut être généré quand les fils haute fréquence sont en couche de surface, ils doivent être placés entre les plans d'alimentation et de masse pour que le rayonnement soit fortement réduit par absorption électromagnétique de l'alimentation et de la couche inférieure.

Bien sûr, en projet réel, la théorie ne précède jamais la pratique. Je partage mon expérience en routage PCB. Premièrement, si vous n'êtes pas le seul concepteur de routage, prévoyez assez de temps pour vérifier le design des routeurs. La précaution vaut mieux que la remédiation. S'attendre à ce que les routeurs comprennent votre pensée est illusoire. Vos conseils et instructions sont cruciaux en phase initiale. Plus vous fournissez d'informations et plus vous vous impliquez, meilleurs PCB vous obtiendrez. Bonne méthode : fixer un point d'achèvement provisoire pour l'ingénieur de routage afin que la procédure suive strictement vos étapes. Cette méthode en boucle fermée empêche le déraillement et minimise les retouches.

Les instructions à fournir à vos ingénieurs de routage incluent : description courte de la fonction du circuit ; esquisse PCB avec entrées/sorties étiquetées ; infos couches PCB (épaisseur, nombre, détails chaque couche signal et plan masse) ; type de signal par couche ; exigences emplacement composants importants ; emplacements précis composants de dérivation ; signification des pistes imprimées ; signification des circuits nécessitant contrôle d'impédance ; circuits nécessitant correspondance de longueur ; dimensions composants ; pistes, circuits ou composants nécessitant distance ou proximité ; type composants face supérieure/inférieure.

Ressources utiles

• Conseils d'agencement haute vitesse
• Techniques de routage PCB haute vitesse pour réduire l'influence EMI
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