Klíčové poznatky
-
Přehled struktur trasování páskových vedení
-
Čtyři základní kroky při trasování páskových přenosových vedení
-
Jak navrhovat PCB Nástroje CAD mohou pomoci s trasováním přenosových linek
Technologie desek s plošnými spoji se stále vyvíjí a rozšiřuje
Stejně jako se vyvíjí technologie procesorů používaných v deskách s plošnými spoji, tak i potřeba vést jejich obvody stále větší rychlostí. S každou novou iterací procesorů se zvyšuje rychlost přepínání signálů, což zase vyžaduje větší péči při vedení těchto signálů na desce plošných spojů. S vyššími taktovacími rychlostmi a kratšími přechodovými časy těchto obvodů je nyní třeba s mnoha spoji, které byly dříve vedeny bez obav, zacházet jako s vysokorychlostními přenosovými linkami.
Pro správné vedení těchto přenosových linek s jejich vysokorychlostním přepínáním je třeba pečlivě kontrolovat impedanci tras v desce plošných spojů. To vyžaduje, aby struktura přenosových vedení přes desku byla velmi důsledná, aby se zabránilo odrazu jakékoli části signálu. Tyto odrazy signálu mohou způsobit šum na vedení a v konečném důsledku zhoršit výkon obvodu. Aby se takovým problémům předešlo, je třeba nastavit pravidla pro uspořádání vrstev desky a směrování pro směrování páskových přenosových vedení v desce plošných spojů, kterým se zde budeme věnovat podrobněji.
Páskové vedení v přehledu
Páskové vedení je konfigurace vrstev desky plošných spojů, která umožňuje, aby byla vnitřní vrstva pro směrování stop vložena mezi dvě vrstvy zemnící roviny. Pečlivým řízením tloušťky a dielektrické konstanty (Dk) izolačního materiálu mezi směrovací a rovinnou vrstvou lze vytvořit stopy o určité šířce a hmotnosti mědi, které budou pracovat při určité impedanci. Tento postup se označuje jako směrování s řízenou impedancí a je často vyžadován při směrování přenosových vedení na desce plošných spojů, aby se eliminovaly případné odrazy signálu.
Další konfigurace směrování přenosových vedení je známá jako mikropásková, která je podobná směrování pásků s tím rozdílem, že mikropásky jsou vedeny na vnější vrstvě desky. Při této konfiguraci je pod povrchovou vrstvou směrování pouze jedna referenční rovina a izolační dielektrikum. Bez stejného množství stínění nad a pod vedením, jaké má páskové vedení, nenabízí mikropáskové vedení stejnou úroveň izolace. Kromě toho vystavení tras namísto toho, aby byly vloženy mezi roviny, mění výpočet impedance v důsledku hodnoty Dk vzduchu. Proto je mikropáskové vedení obvykle širší než páskové.
Protože je však páskové vedení dobře izolováno mezi dielektrickou a rovinnou vrstvou, přenosové vedení nevyzařuje tolik energie jako u mikropáskového. To umožňuje menší a těsněji vedené stopy. Páskové uspořádání navíc nabízí větší ochranu před příchozími agresivními signály, které mohou vytvářet rušení. Dále se podíváme na čtyři základní kroky směrování pásového přenosového vedení.
Trasování pod součástkami
Trasování páskových přenosových vedení
Pro úspěšné trasování páskových přenosových vedení je třeba zvážit čtyři základní kroky:
-
Skládání vrstev: Použití konfigurace stripline pro směrování přenosových vedení začíná vytvořením stackupu vrstev desky. Nejenže bude třeba specifikovat vyhrazenou směrovací vrstvu mezi dvěma základními rovinami, ale bude třeba naplánovat také dielektrické materiály a jejich šířky. To je důležité pro další krok.
-
Výpočty impedance: Tým pro rozvržení desek plošných spojů bude potřebovat informace o rozvržení vrstev desky, aby mohl správně vypočítat šířky trasování řízených impedančních vedení. Zapojením materiálů desky, které budou použity, spolu s jejich šířkami bude kalkulačka schopna určit správnou šířku tras pro cílové hodnoty impedance.
-
Routing: Přenosová vedení musí být izolována od ostatních typů vedení signálů, proto nezapomeňte nastavit pravidla návrhu tak, abyste těmto vedením poskytli dostatečný odstup. Ostatní signály mohou používat stejnou vrstvu, jen se musí držet mimo dosah vysokorychlostních přenosových vedení, aby byla zachována integrita signálu těchto vedení.
-
Zemní roviny: Při trasování přenosových vedení dbejte na to, abyste je nevedli přes zlomy v zemní rovině. Přenosová vedení vyžadují nepřerušenou rovinnou vrstvu pro čistou a přímou zpětnou cestu signálu. Jakákoli přerušení v rovinných vrstvách způsobená rozdělenými rovinami, výřezy nebo dokonce množstvím průchodek způsobí, že zpětný signál bude bloudit po rovině a vytvářet tak šum.
V tomto okamžiku jste připraveni začít trasovat pásová přenosová vedení. V závislosti na potřebě existují různé typy konfigurací směrování páskových vedení, které můžete také použít. V některých případech můžete potřebovat, aby bylo směrování posunuto mezi referenčními rovinami nebo aby bylo spojeno společně s jiným signálem. Některé z těchto příkladů můžete vidět na obrázku níže.
Několik příkladů struktur proužkového směrování
Co potřebujete ve svých návrhových nástrojích pro proužkové směrování
Další otázka zní, jak vám mohou vaše nástroje pro návrh DPS pomoci se směrováním proužkového přenosového vedení? Existuje mnoho funkcí nástrojů pro návrh desek plošných spojů, které by byly velmi užitečné, počínaje možností přímé spolupráce s vaším výrobcem za účelem importu informací o stohování vrstev desky. Pomocí datového formátu IPC 2581 by vám výrobce mohl zaslat svůj preferovaný stack-up vrstev doplněný o materiály, šířky a konfigurace vrstev. Stejné protokoly byste pak mohli použít k odeslání hotových souborů desek pro výrobu a montáž. Pomohly by vám také impedanční kalkulačky zabudované do návrhových nástrojů, stejně jako návrhová pravidla a pokročilé editační funkce pro směrování a vytváření zemní roviny.
Naštěstí na tuto úroveň propracovanosti návrhových nástrojů nemusíte čekat, je vám k dispozici již dnes na trhu. Příkladem systému pro návrh desek plošných spojů, který má všechny funkce a možnosti, o nichž jsme zde hovořili, je systém od společnosti Cadence. OrCAD PCB Designer má nástroje a funkce, které odborně provedou váš návrh od konceptu až po finální výrobní soubory, a také vám pomohou s trasováním páskového přenosového vedení. S OrCADem máte přístup ke knihovnám, nástrojům pro zachycení schématu a SPICE, stejně jako ke všem funkcím pro rozvržení desek plošných spojů, které budete potřebovat k úspěchu.
Pokud se chcete dozvědět více o tom, že Cadence má řešení právě pro vás, obraťte se na nás a náš tým odborníků.
O autorovi
Řešení PCB od společnosti Cadence je kompletní nástroj pro návrh zepředu dozadu, který umožňuje rychlou a efektivní tvorbu produktů. Cadence umožňuje uživatelům přesně zkrátit návrhové cykly až po předání do výroby prostřednictvím moderního průmyslového standardu IPC-2581.
Sledujte na Linkedin Navštivte webové stránky Další obsah od Cadence PCB Solutions
.