傳輸線和 PCB 軌道設計

2021-07-15

傳輸線和 PCB 軌道設計

數字設計大致分為兩類：低速和高速。“高速”類別并不一定意味著高時鐘頻率。相反，它指的是開關期間信號的上升時間，這會導致長 PCB 軌道上的傳播波行為。當 PCB 走線太長時，它需要像傳輸線一樣設計，而不僅僅是具有直流電阻的簡單導體。

了解如何設計具有受控阻抗和所需帶寬的傳輸線是高速 PCB 設計中的一項重要技能，但您不必手動完成所有這些計算。Altium Designer 包括一系列功能，可幫助自動執行高速設計中的這些重要任務，并且可以在標準高速布線工具中訪問所有這些功能。繼續閱讀以了解有關高速數字 PCB 傳輸線的布線和信號完整性的更多信息。

業界最佳的電子設計平臺，用于電路板中的傳輸線設計和分析。

如果這是您第一次涉足高速設計，那么在創建您的第一個高速數字版圖之前，需要解決一些基本概念。設計 PCB 走線并了解它們何時表現出傳輸線行為是高速電路板布線和創建具有確保信號完整性的布局的基礎。如果您的電路板有信號完整性問題，它可能無法正常工作，需要重新設計。

當您需要根據重要的低速和高速規范設計傳輸線和 PCB 走線時，請注意這些設計指南。請務必使用業界最佳的布線工具來幫助您實現高速電路板的設計和布局流程的自動化。

什么進入傳輸線和 PCB 軌道

如果您知道您的 PCB 走線會表現出傳輸線行為，那么您需要仔細設計 PCB 走線的幾何形狀，以便您的走線具有高速信號標準中定義的特定阻抗值。除了阻抗之外，PCB 布局中還需要保留串擾和損耗，以確保操作期間的信號完整性。PCB 走線的橫截面幾何形狀、走線長度和層堆疊都會影響所有這些區域。

決定 PCB 走線阻抗的重要參數是：

軌道寬度

銅重（軌道厚度）

到最近平面層的距離

PCB基板材料的介電常數和磁導率

這些參數中的每一個都需要仔細選擇，以確保 PCB 中傳輸線上的信號看到正確的阻抗。目標是防止在走線沒有正確阻抗、太長或耦合太多噪聲時出現信號完整性問題。

設計您的 PCB 層堆棧以防止信號完整性問題

防止在錯誤設計的傳輸線上發生信號完整性問題，首先要設計正確的疊層。您的 PCB 層堆棧將包含 PCB 中平面和信號層的排列，放置在 PCB 走線下方的地平面將決定它們的阻抗、與其他走線的耦合強度以及對 EMI 的抗擾度。

Altium Designer 的層堆棧管理器可讓您設計堆棧，以便為傳輸線設置所需的阻抗。您不必使用外部場解算器來確定為您提供受控阻抗的走線幾何形狀，您需要的一切都可以在 Altium Designer 中找到。

一旦線路長度超過臨界長度，您的 PCB 線路就會像傳輸線一樣工作。

在為您的電路板布局設計傳輸線時，所有 PCB 基板都表現出需要考慮的色散。

Altium Designer 中的層堆棧管理器可幫助您設計具有特定阻抗的 PCB 走線。一旦您的 PCB 走線的布線距離足夠長，Altium Designer 就會確保您的傳輸線具有所需的阻抗。

Altium Designer 可以輕松設計具有特定阻抗值的傳輸線。

高速 PCB 設計中的布線和長度匹配

一旦您的 PCB 傳輸線設計有正確的幾何形狀和阻抗，您就需要使用此設計來定義電路板上組件之間的印刷跡線。高速 PCB 走線需要以指定的寬度布線以確保阻抗控制，但走線組可能還需要長度匹配以確保信號在所需的單位時間間隔內到達目的地。

最好的布線工具會自動對您的傳輸線施加寬度和長度限制。當您在電路板上路由信號時，您無需手動測量傳輸線長度或設置走線寬度。不要手動檢查和應用這些約束，而是使用與阻抗控制傳輸線設計直接接口的最佳布線功能集。

Altium Designer 包括用于高速 PCB 的最佳布線功能集

在 Altium Designer 一流的高速 PCB 設計工具中，阻抗控制布線和長度匹配很容易。Altium Designer 中的布線引擎直接從您的 PCB 層堆棧中獲取信息來定義走線寬度，并且可以在布線期間自動在您的電路板上應用長度調整。只有 Altium Designer 與您的其他設計工具一起提供這些功能，幫助您在創建高級電路板布局時保持高效。

水下 ROV 板可以是陶瓷或金屬芯 PCB，這將確保操作過程中的高可靠性和機械穩定性。

您的電路板需要設計為符合重要的 DFM 規則，以確保它可以用于標準的 PCB 制造流程。

正確布線傳輸線將有助于防止高速 PCB 布局中信號之間的串擾。

具有高速信號的密集布局將有很長的走線，這些走線會相互耦合噪聲。Altium Designer 包括確保信號完整性所需的疊層設計和布線工具。

使用設計規則評估您的布局

在您準備制造電路板之前，最好根據您的設計規則檢查您的 PCB 布局，以確保不存在可能導致信號完整性問題的錯誤。盡管最好的布線工具會在您創建 PCB 布局時將傳輸線設計約束應用于您的線路，但最好檢查整個布局的間隙、孔和線路尺寸、組件碰撞和其他電氣約束。

Altium Designer 為您提供這些規則驅動的設計功能等等。帶有在線 DRC 引擎的規則驅動設計軟件將在您創建 PCB 布局時為您運行這些檢查。在您創建布局時，很容易發現、修復和防止電路板設計中的錯誤。

Altium Designer 中的綜合設計和制造功能

一旦您的設計完成，Altium Designer 的全套電路板設計功能將幫助您快速為您的制造商生成文檔。Altium Designer 不使用第 3 方軟件，而是直接從您的 PCB 布局中獲取數據并自動生成您的制造交付物。沒有其他 PCB 設計軟件平臺可以如此輕松地將新設計投入全面生產。

Altium Designer 的規則驅動設計引擎將您的所有設計和布局功能統一在一個程序中，幫助您保持高效。

最新版本的 Altium Designer 包括一個集成的場解算器，可確保您的傳輸線設計具有正確的阻抗。

您可以使用 Altium 365 平臺存儲、共享和訪問您的高速設計數據，Altium 365 平臺是業界唯一的基于云的 PCB 設計協作平臺。

使用 Altium Designer 中的全套設計功能創建您的高速 PCB

當您需要為任何電子應用設計傳輸線和 PCB 走線時，請使用業界最佳的布局、布線、采購和制造功能集。當您切換到 Altium Designer 時，您會發現所有這些關鍵的電路板設計功能以及更多功能。