不同領(lǐng)域的高速PCB設(shè)計(jì)方法不同，工程師們你們真的掌握了嗎？

隨著時(shí)代高速發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品及系統(tǒng)需要面對(duì)愈發(fā)嚴(yán)格的性能要求和日益增多的數(shù)據(jù)處理量，這就促使高速PCB設(shè)計(jì)逐漸成為現(xiàn)在的PCB工程師必須掌握的進(jìn)階技能之一。

但是高速PCB設(shè)計(jì)需要面對(duì)多種不同領(lǐng)域的產(chǎn)品，而不同領(lǐng)域的設(shè)計(jì)核心需求自然也不一樣，舉個(gè)例子：消費(fèi)類電子產(chǎn)品追求的是性能和性價(jià)比；軍用電子要求的是絕對(duì)的可靠性等，所以如果我們面對(duì)不同領(lǐng)域的高速PCB項(xiàng)目，該如何設(shè)計(jì)？

PART 01 家用電子或小型計(jì)算機(jī)的領(lǐng)域 首先家用電子或小型計(jì)算機(jī)的主板設(shè)計(jì)，更加注重成本和實(shí)效性，所以工程師會(huì)盡量采用傳輸速率最快、性能最好的CPU芯片、存儲(chǔ)器技術(shù)和圖形處理模塊。

但需要注意的是，家用電子的主板一般都是四層板設(shè)計(jì)，大多數(shù)的高速PCB設(shè)計(jì)是無法應(yīng)用到這領(lǐng)域，所以凡是家用電子或小型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程師通常都會(huì)選擇過度研究的方法來設(shè)計(jì)高速PCB板，簡(jiǎn)單來說就是要充分研究設(shè)計(jì)，以各種具體情況解決那些高速電路問題。

PART 02 通信領(lǐng)域

相比其他領(lǐng)域，通信領(lǐng)域的高速PCB設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，這是因?yàn)樵跀?shù)據(jù)、語音和圖像的傳輸應(yīng)用中傳輸速度遠(yuǎn)高于500Mbps，而且通信領(lǐng)域的產(chǎn)品迭代更新速度非常高，人們普遍追求更高性能的產(chǎn)品，成本不再是問題，所以工程師會(huì)使用更多的PCB半層、足夠的電源層和地層，在任何可能出現(xiàn)高速問題的信號(hào)線上采用分立元器件來實(shí)現(xiàn)匹配，并且會(huì)有SI（信號(hào)完整性）和EMC（電磁兼容性）保證布線的仿真和分析，嚴(yán)格遵循企業(yè)內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定。

所以該通信領(lǐng)域的PCB工程師會(huì)采用過度設(shè)計(jì)的高速PCB設(shè)計(jì)策略。

PART 03 通常高速PCB設(shè)計(jì) 大多數(shù)行業(yè)都會(huì)采用通常高速PCB設(shè)計(jì)，它們的特點(diǎn)是：在高速PCB設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵元器件廠商如CPU、FPGA、DSP等會(huì)提供有關(guān)芯片的設(shè)計(jì)資料，這些設(shè)計(jì)資料將以參考設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)指南的方式送出去。

但是這里存在兩個(gè)問題：一是元件廠商對(duì)信號(hào)完整性的了解和應(yīng)用存在一個(gè)過程，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師希望能夠在第一時(shí)間內(nèi)獲得最新型的高性能芯片，這意味著元件廠商給出的設(shè)計(jì)指南可能不是最先進(jìn)的，所以很多廠商不同時(shí)期會(huì)給出多個(gè)版本的設(shè)計(jì)指南；二是元件廠商給的設(shè)計(jì)約束調(diào)節(jié)基本上都是非?？量痰?，工程師滿足所有的設(shè)計(jì)規(guī)則可能會(huì)比較困難，尤其是在缺乏仿真分析工具和對(duì)這些約束規(guī)則不了解的情況下，滿足所有的約束條件就是唯一的高速PCB設(shè)計(jì)手段，這樣的設(shè)計(jì)策略通常稱之為過度約束。

雖然不同領(lǐng)域的高速PCB設(shè)計(jì)方法不同，但不可否認(rèn)的，他們之間有部分的基礎(chǔ)技術(shù)是通用的，我們來看看吧！

PART 01 電源電路的設(shè)計(jì) 在PCB板設(shè)計(jì)中，電源電路無疑是最重要的元件之一，是保證電子產(chǎn)品穩(wěn)定工作的首要基礎(chǔ)，電源設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要在于如何做到電源模塊的功能設(shè)計(jì)優(yōu)化、轉(zhuǎn)換效率的提升及電源通道設(shè)計(jì)等，這些難點(diǎn)都必須遵循相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和規(guī)則來進(jìn)行，此外對(duì)于敏感電源或大電流的電源，必須結(jié)合PI仿真來提升直流壓降與動(dòng)態(tài)阻抗及噪聲方面的性能。

PART 02 高速串行信號(hào)的設(shè)計(jì)

隨著時(shí)代發(fā)展，PCIE高速通道、SATA、SAS、LVDS、USB3.0高速通道及高速光網(wǎng)絡(luò)通道等，他們的信號(hào)速度已發(fā)展至5G、8G、10G、28G甚至56Gbps的水平，所以工程師們必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的高速設(shè)計(jì)規(guī)則去設(shè)計(jì)，也要做好信號(hào)完整性的分析與優(yōu)化，否則很容易出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量的問題。

PART 03 高速并行信號(hào)的設(shè)計(jì)

該類設(shè)計(jì)主要常見于DDR3、DDR4、Memory Down（板載內(nèi)存條）等電路，工程師在嚴(yán)格執(zhí)行原廠Layout Guide的同時(shí)，最好通過仿真分析來輔助優(yōu)化布局布線設(shè)計(jì)，以確保高速信號(hào)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

工程師只要按照相應(yīng)的芯片設(shè)計(jì)規(guī)則要求，控制好絕對(duì)長(zhǎng)度與相對(duì)等長(zhǎng)，同時(shí)做好過孔數(shù)量控制、信號(hào)跨分割、串?dāng)_方面的規(guī)則控制，即可滿足大部分的高速并行信號(hào)的設(shè)計(jì)。

除此之外，模擬信號(hào)設(shè)計(jì)、射頻信號(hào)、數(shù)模混合電路、DFM、EMC等高速PCB設(shè)計(jì)，他們都有一系列的規(guī)則要求。

以上就是關(guān)于高速PCB設(shè)計(jì)的總結(jié)，大家學(xué)會(huì)了嗎？有沒有對(duì)你的設(shè)計(jì)產(chǎn)生一些幫助呢？如果你覺得還不錯(cuò)，歡迎分享出來讓更多人看到。