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PCB de alta velocidad

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DESCRIPCIÓN GENERAL

Artículo PCB rígido
Capa máxima 60L
Trazado/espacio mínimo de capa interior 3/3mil
Trazado/espacio mínimo de capa exterior 3/3mil
Cobre máximo de la capa interna 6 onzas
Capa exterior de cobre máx. 6 onzas
Perforación mecánica mínima 0,15 mm
Perforación mínima con láser 0,1 mm
Relación de aspecto (perforación mecánica) 20:1
Relación de aspecto (perforación láser) 1:1
Tolerancia del orificio de ajuste a presión ±0,05 mm
Tolerancia a la PTH ±0,075 mm
Tolerancia NPTH ±0,05 mm
Tolerancia del avellanado ±0,15 mm
Espesor del tablero 0,4-8mm
Tolerancia del espesor del tablero (<1,0 mm) ±0,1 mm
Tolerancia del espesor del tablero (≥1,0 mm) ±10%
Tolerancia de impedancia De un solo extremo: ±5Ω(≤50Ω),±7%(>50Ω)
Diferencial: ±5Ω(≤50Ω), ±7%(>50Ω)
Tamaño mínimo del tablero 10*10mm
Tamaño máximo del tablero 22,5*30 pulgadas
Tolerancia de contorno ±0,1 mm
BGA mín. 7mil
SMT mínimo 7*10mil
Tratamiento de superficies ENIG, dedo dorado, plata de inmersión, estaño de inmersión, HASL (LF), OSP, ENEPIG, oro flash; chapado en oro duro
Máscara para soldar Verde,Negro,Azul,Rojo,Verde mate
Liquidación mínima de máscara de soldadura 1,5 mil
Presa de máscara de soldadura mínima 3mil
Leyenda Blanco, Negro, Rojo, Amarillo
Ancho/alto mínimo de leyenda 4/23 mil
Ancho del filete /
Arco y giro 0.3%
Tabla de contenido
Artículo principal (H2)

Introducción

En electrónica, la evolución de las placas de circuito impreso (PCB) de alta velocidad marca un hito importante, que satisface la creciente demanda de un procesamiento y transmisión de datos más rápidos. A medida que los dispositivos se reducen de tamaño pero crecen en complejidad, comprender los matices del diseño de PCB de alta velocidad se vuelve primordial tanto para ingenieros como para diseñadores. Este ensayo explora la esencia del diseño de placas de alta velocidad, delinea los criterios para clasificar una PCB como de alta velocidad y ofrece información sobre las habilidades de diseño necesarias y el papel fundamental del software de diseño asistido por computadora (CAD) en este sofisticado dominio de la ingeniería. .

¿Qué es el diseño de placas de alta velocidad?

El diseño de placa de alta velocidad es un enfoque avanzado de diseño de PCB que considera meticulosamente los atributos físicos de la placa para garantizar la integridad de la señal en altas frecuencias. A diferencia del diseño de PCB tradicional, que se centra principalmente en la ubicación y la conectividad de los componentes, el diseño de alta velocidad aborda los desafíos que plantean las rápidas velocidades de borde de las señales digitales. Estos desafíos incluyen retrasos en la señal, diafonía, reflexiones y emisiones electromagnéticas, que pueden degradar significativamente el rendimiento de los dispositivos electrónicos. El diseño de alta velocidad implica optimizar el diseño, el empaquetado, las interconexiones y la acumulación de capas para mitigar estos problemas, garantizando un funcionamiento confiable y eficiente del circuito.

¿Cuándo se considera que el diseño de una placa de circuito impreso es de alta velocidad?

Determinar cuándo el diseño de una PCB pasa de estándar a de alta velocidad implica varios factores clave:

  • Velocidad de señal digital: Una PCB se considera de alta velocidad cuando presenta circuitos digitales con velocidades de 45 a 50 MHz o superiores, donde las señales digitales constituyen una parte importante del sistema.
  • Impacto en la integridad de la señal: El diseño se clasifica como de alta velocidad si las propiedades físicas de la PCB, como el diseño y las características del material, comienzan a afectar la integridad de las señales, lo que genera problemas potenciales como distorsión de la señal y corrupción de datos.
  • Presencia de Interfaces de Alta Velocidad: La inclusión de interfaces de alta velocidad (por ejemplo, DDR, PCI-e, HDMI) requiere consideraciones de diseño de alta velocidad para manejar las rápidas velocidades de transferencia de datos de manera efectiva.

Habilidades de diseño de PCB de alta velocidad

Lograr la competencia en el diseño de PCB de alta velocidad requiere un conjunto completo de habilidades:

Dominio avanzado del software CAD

  • Familiaridad con la herramienta: El diseño de PCB de alta velocidad requiere el uso de software CAD (diseño asistido por computadora) avanzado con funciones que van más allá de los conceptos básicos de diseño y captura de esquemas. Los diseñadores deben dominar software con amplias capacidades de simulación, herramientas de cálculo de impedancia y funcionalidades avanzadas de enrutamiento.
  • Simulación y Modelado: La utilización de herramientas de simulación dentro del software CAD permite a los diseñadores modelar circuitos de alta velocidad y predecir su comportamiento antes de que se construyan los prototipos físicos. Esto incluye análisis de integridad de señal, análisis de sincronización y simulaciones electromagnéticas para identificar problemas potenciales como reflejos de señal, diafonía y EMI.
  • Enrutamiento de par diferencial: El software CAD para diseño de alta velocidad a menudo incluye herramientas especializadas para enrutar pares diferenciales: dos trazas paralelas que transportan señales opuestas. El uso adecuado de estas herramientas garantiza que los pares diferenciales se enruten con un espaciado y paralelismo consistentes, lo cual es fundamental para mantener la integridad de la señal en líneas de datos de alta velocidad.

Control de impedancia y disciplina de enrutamiento

  • Comprensión de la impedancia: A altas frecuencias, la impedancia de las trazas de PCB se convierte en un factor crítico en la integridad de la señal. Los diseñadores deben comprender cómo calcular la impedancia de las pistas en función de su geometría y las propiedades dieléctricas del material de la PCB, ajustando el ancho y el espaciado de las pistas en consecuencia para lograr los niveles de impedancia deseados.
  • Pautas de enrutamiento: Cumplir con pautas estrictas es esencial para minimizar la degradación de la señal. Esto incluye evitar giros bruscos que pueden aumentar la reflexión de la señal, mantener anchos de traza uniformes para preservar la consistencia de la impedancia y enrutar señales de alta velocidad lejos de áreas ruidosas de la placa para reducir el riesgo de diafonía.

Coincidencia de longitud y reducción del área del bucle

  • Coincidencia de longitud: Las interfaces digitales de alta velocidad, como las utilizadas en los sistemas de memoria DDR, requieren que las señales lleguen a sus destinos simultáneamente. Esto requiere una coincidencia precisa de la longitud de las pistas, lo que a menudo se logra agregando curvas serpenteantes para igualar las longitudes. El software CAD puede automatizar gran parte de este proceso, pero es fundamental tener un conocimiento profundo de cuándo y cómo aplicar la coincidencia de longitudes.
  • Reducción de áreas de bucle: Grandes áreas de bucle en las rutas de retorno de la señal pueden actuar como antenas, irradiando energía electromagnética y generando EMI. Los diseñadores de PCB de alta velocidad deben minimizar estas áreas de bucle asegurándose de que las rutas de señal y de retorno estén estrechamente acopladas. Esto a menudo implica la colocación estratégica de planos de tierra y el uso de vías para crear rutas de retorno cortas, reduciendo así el área del bucle y mitigando la EMI.
  • Uso de vías de costura: Para reducir aún más la EMI y mejorar la integridad de la señal, los diseñadores de PCB de alta velocidad suelen emplear vías adicionales colocadas a lo largo de los bordes de los planos de tierra y de potencia o entre pares diferenciales. Estas vías ayudan a mantener un plano de referencia constante, reducir las áreas de bucle y proteger las señales de alta velocidad de interferencias externas.

Descubra cómo se aplican las habilidades de diseño de PCB de alta velocidad en el proceso de ensamblaje de PCB para garantizar un rendimiento y una confiabilidad óptimos. visitando nuestra guía sobre ensamblaje de PCB.

El papel del software CAD en el diseño de PCB de alta velocidad

El software de diseño asistido por computadora (CAD) desempeña un papel fundamental en el diseño de PCB de alta velocidad, ya que ofrece herramientas y funciones diseñadas para abordar las complejidades de los requisitos de alta velocidad. Las soluciones CAD avanzadas proporcionan:

  • Herramientas de simulación: Permitir a los diseñadores simular y analizar el comportamiento de la señal, la impedancia y los efectos EMI antes de la creación de prototipos físicos.
  • Asistencia de ruta: Ofreciendo algoritmos de enrutamiento sofisticados para gestionar longitudes de traza, pares diferenciales y rutas controladas por impedancia.
  • Verificación de diseño: Permitir la verificación de reglas de diseño específicas para la operación de alta velocidad para garantizar el cumplimiento de los estándares de desempeño.

Conclusión

El diseño de PCB de alta velocidad es un aspecto crítico y desafiante de la ingeniería electrónica moderna, que requiere una comprensión matizada del comportamiento de la señal, las propiedades de los materiales y técnicas de diseño avanzadas. A medida que los dispositivos electrónicos evolucionen, la demanda de PCB de alta velocidad no hará más que aumentar, lo que subraya la importancia de diseñadores cualificados y software CAD sofisticado para ampliar los límites de lo que es posible en el diseño electrónico.

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