7个PCB设计技巧

从信号完整性到铜的粗糙度和叠层设计，您可以使用以下几个PCB设计技巧：

插入损耗和衰减

汽车电子和物联网的信号完整性

细线

地面和电源层的铜

铜的粗糙度

堆栈设计

与制造商合作

1。插入损耗和衰减

插入损耗和衰减对于设计人员来说非常重要，特别是在非常高的速度下。对于较低的时钟频率，如果设计人员可以减慢上升沿和下降沿，则不会那么担心。但是在千兆字节领域运营的人肯定要注意，特别是衰减和损失。在那个主题上我在PCB West上了一堂课。有许多好材料可以帮助平息损失的影响，例如I-speed材料。我没有使用那些确切的材料，但使用了其他具有类似损耗特性的材料，所以我知道它们提供的优势。

在这方面，设计界有一点好消息。目前正在设计和制造的IC通常具有内置于驱动器和接收器级的预加重和均衡。结果是，即使速度在上升，现在也不需要高速材料。您可以通过在波形发送之前或接收端改变波形的形状来购买处理损耗的IC。这对设计界来说是件好事。这并不意味着设计师不需要高速材料，只是需求不那么严重。当它们达到10千兆字节时，它们将需要两者，均衡和/或预加重，以及低损耗的PCB材料。

2。汽车电子和物联网的信号完整性

汽车和物联网领域的人们通常希望使用非常低层数的电路板，如果可以的话。这非常重要，因为低层数意味着低成本。关键是人们需要学习设计1,2和4层电路板，同时保持高质量的信号完整性并控制EMI。这并不总是一件容易的事。即使在单层电路板中，也有控制阻抗和包含场的方法，但你必须以共同的方式做所有事情。每个跟踪都必须有一个返回路径，就像它是一个高层数的高速板一样。

关键元素，布线迹线与地平面或地面布线之间的间距必须非常紧密。正如我们的朋友Dan Beeker总是说的那样，“一切都与空间有关”。这就是物联网，汽车和家电世界必须开始思考的方式。此外，随着IC尺寸的减小，它们将被许多其他行业所面临的细纹问题所困扰。这会影响到每个人，我们都需要考虑影响。

3。罚款线

低层数不一定需要细线。只要密度低，您就可以使用标准线宽和标准铜重量而不会出现任何问题。然而，设计师仍然必须了解设计传输线的意义。他们必须知道从这些设备发出的每个信号都很快。 IC上升时间越来越快。它不是关于时钟频率，而是关于传输线中能量的上升和下降时间。

4。用于接地和电源层的铜

在平均电路中，功率输出具有相对固定的电压（即3.3v），因此许多人认为它们正在处理直流能量，不是这种情况。与磁场相关的电流几乎总是非常高的频率，因此向驱动传输线的IC供电是一个高频事件。

当你处理真正的低频电流时，这是非常罕见的，设计师可能需要更厚的飞机。有些人忽视的是，当涉及到电力输送时，大部分能量不是在低频率，而是在非常高的频率。能量的频率必须与IC输出的开关速度相匹配。电源总线必须提供方波中的所有谐波频率，从时钟到.5除以上升时间，到IC的输出驱动器。这种能量是非常高的频率。结果是在供电期间集肤效应接管。

当IC输出边缘速率低于500皮秒时，您现在正在处理一，二和三千兆赫的频率。就铜能够处理多少电流而言，趋肤效应将成为主导因素。在该领域，一盎司铜不会比半盎司铜更好。一旦超过某个频率，就不会使用整个铜厚度。

有些人自欺欺人地相信他们需要一架两盎司铜飞机。关键是检查高频下的电流，然后进行趋肤效应计算并确定铜真正需要的厚度。在很多情况下，他们经常会发现，即使是四分之一盎司的铜也足以满足飞机的要求。在大多数情况下，您不需要在平面中使用一盎司或两盎司铜。

5。铜的粗糙度

不幸的是，铜的粗糙度确实会产生影响。人们倾向于在分析问题时查看电压和电流。皮肤效果是关于领域。一切都是关于田野的，但皮肤效应肯定是其中一个问题。铜的粗糙度使得磁场更难以建立到迹线铜和平面的均匀电流，因为电流是从场引起的。由于磁场将电流建立在铜线上，铜线越粗糙，即使电流流过铜线也越难。结果，铜越粗糙，损耗就越大。

在高频下，趋肤效应损失几乎要求在PC板上使用薄型铜。当制造低而非常薄的ED铜时，该过程只需要更长的时间，因此成本更高。如果我们期望在PCB传输线中获得插入损耗，那么薄型铜几乎是必须的。

6。堆叠设计

由于电路中的能量存在于现场，如果我们希望我们的电路板能够按照我们的要求运行并通过EMI测试，我们必须知道字段在PC板上。堆叠必须设计为包含字段，因此它们不会扩展并且不会导致干扰问题或EMI问题。再一次，引用Dan Beeker的话说，“一切都与空间有关”。我能给设计师的最好的建议是专注于领域。必须包含字段。这需要适当的电路板堆叠，正确的电路分区。正确的路由，层更改等等。

Ralph Morrison最近发布了一本名为'Fast Circuit Boards/Energy Management'的书。本书将告诉设计人员他们真正需要了解的有关电路中能量管理的信息，以帮助控制干扰，EMI和信号完整性问题。非常重要的出版物。

7。与制造商合作

我鼓励人们在课堂上做的一件事就是了解制造商制作的电路板。换句话说，如果您要获得6层，8层或10层电路板，请找出制造商想要构建的天然6层，8层或10层电路板。什么是电介质？什么是铜重量？找到一种围绕该板设计的方法。围绕这些电介质进行设计。围绕铜重量设计。即使在不同的层上需要不同的线宽来达到50或60欧姆的某个目标阻抗，或者其他什么。

围绕制造商的建筑进行设计。让他们知道你的工厂图纸，“这是你的6层，这是你的8层或这是你的10层。”如果你这样做，他们将获得更好的吞吐量。我们在过去已经做到了这一点，我们的制造商甚至在阻抗控制非常严格的12层，14层和16层电路板上实现了90％的高吞吐量。