PCB Kecepatan Tinggi:Panduan Komprehensif

Tidak diragukan lagi, sebagian besar proyek teknik biasa menggunakan desain PCB standar. Juga, PCB tradisional tidak dapat bekerja untuk semuanya. Jadi, jika Anda berurusan dengan aplikasi tingkat lanjut, Anda memerlukan PCB berkecepatan tinggi.

Namun, merancang PCB berkecepatan tinggi bisa jadi rumit. Anda harus memperhatikan detail seperti integritas sinyal, pantulan, dan crosstalk. Jika Anda tidak terbiasa dengan salah satu istilah ini, artikel ini cocok untuk Anda.

Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari segala sesuatu tentang PCB berkecepatan tinggi dan aturan untuk mendesainnya. Kami juga akan membandingkannya dengan PCB frekuensi tinggi.

Jadi, mari kita mulai.

Apa yang dimaksud dengan PCB Kecepatan Tinggi?

Sistem Kecepatan Tinggi

PCB berkecepatan tinggi adalah perangkat yang menggunakan sinyal berkecepatan tinggi untuk mentransfer data antar komponen. Sinyal perjalanan menyusuri jejak tembaga papan sampai mereka mencapai target mereka. Selain itu, sinyalnya bisa analog atau digital.

Namun, hanya ada sedikit perbedaan antara papan kecepatan tinggi dan standar. Tapi pertama-tama, Anda perlu tahu ini:apa yang kami gunakan untuk mengklasifikasikan sistem sebagai "kecepatan tinggi" adalah tingkat tepi sinyal sistem. Jadi, jika cepat, itu adalah PCB berkecepatan tinggi. Jadi, kecepatan tepi sinyal sistem memisahkan kecepatan tinggi dari PCB standar.

Kami juga mempertimbangkan setiap PCB yang memiliki integritas sinyal tinggi sebagai PCB berkecepatan tinggi. Indikator lain yang dapat membantu Anda membedakan desain berkecepatan tinggi dari yang biasa adalah bahwa PCB berkecepatan tinggi memiliki ujung depan RF untuk jaringan nirkabel.

Selain itu, sebagian besar desain berkecepatan tinggi berfokus pada desain yang saling berhubungan, desain susunan PCB, dan perutean. Jadi area ketiga tidak akan merepotkan jika Anda menyelesaikan dua area pertama dengan benar.

Aplikasi PCB Berkecepatan Tinggi

Beberapa PCB

PCB berkecepatan tinggi bekerja di hampir setiap aplikasi. Berikut adalah beberapa aplikasi yang mendukung penggunaan PCB berkecepatan tinggi:

• Anda dapat menggunakan PCB berkecepatan tinggi dalam sistem komunikasi jaringan. Tujuan utama di sini adalah verifikasi integritas sinyal.
• PCB berkecepatan tinggi dapat membuat papan uji digital berkecepatan tinggi. Papan ini dapat menguji sinyal yang berbeda, termasuk roll-off sinyal RF.
• PCB berkecepatan tinggi juga dapat membuat elektronik konsumen yang kuat dengan volume tinggi dan waktu pemasaran yang singkat.
• PCB berkecepatan tinggi juga dapat membuat sirkuit radio dengan persyaratan tinggi untuk kontrol impedansi.
• Selain itu, papan ini juga berfungsi di peralatan medis yang membutuhkan operasi berkecepatan tinggi.

Produk lain yang menggunakan PCB berkecepatan tinggi meliputi:

• Router
• Saluran data berkecepatan tinggi
• Server
• Penguat daya
• Jaringan area penyimpanan
• Modul pemancar

Aturan dan Tantangan Desain PCB Berkecepatan Tinggi

Papan Sirkuit Tercetak

Seperti setiap proses desain PCB lainnya, PCB berkecepatan tinggi memiliki aturan yang menentukan metode desainnya. Sementara kami melihat beberapa aturan secara mendetail, kami juga akan memeriksa kemungkinan tantangan desain.

Impedansi

Anda perlu mempertimbangkan dua nilai impedansi saat merancang tata letak PCB tinggi. Nilai impedansi ini termasuk impedansi ujung tunggal Zo dan impedansi diferensial Zdiff.

Ini adalah nilai impedansi umum untuk antarmuka paralel dan serial. Plus, berpegang teguh pada impedansi yang benar saat merancang PCB berkecepatan tinggi Anda sangat penting. Jika tidak, trek PCB Anda akan memiliki pantulan sinyal.

Itu tidak semua. Menggunakan impedansi yang salah juga akan menyebabkan hilangnya kualitas sinyal, frekuensi kerja yang rendah, dan menghasilkan EMI yang tak tertahankan.

Jenis impedansi lain yang perlu Anda pertimbangkan, meskipun jarang, termasuk:

• ZCM Umum
• Mode genap Zoe
• Dan kebun binatang mode Aneh

Pembumian

Untuk sebagian besar desain PCB berkecepatan tinggi, tidak mungkin untuk melacak semua antarmuka pada satu lapisan. Oleh karena itu, Anda memerlukan bantuan vias untuk mentransfer jejak ke banyak lapisan. Namun, ada aturan khusus yang mengatur proses ini.

• Desain Anda harus memiliki potensi poligon GND yang sama di semua lapisan, terutama di dekat jalur sinyal. Kami menyebutnya vias jahitan GND, dan mereka harus sedekat mungkin dengan poligon GND. Selain itu, mematuhi aturan ini akan memastikan semua pelacakan berkecepatan tinggi memiliki referensi GND yang sama.

• Hati-hati saat mendesain vias Anda. Desain yang buruk akan menyebabkan masalah impedansi pada papan Anda. Namun, Anda dapat menghindarinya dengan memastikan semua vias memiliki diameter yang benar.

• Menggunakan vias untuk perutean sinyal berkecepatan tinggi bisa jadi rumit. Jadi, Anda harus menempatkan ruang yang cukup di antara vias untuk menghindari kepadatan arus yang tinggi dan panas berlebih.

Crosstalk

Crosstalk adalah efek yang tidak diinginkan yang dihasilkan saat mentransmisikan sinyal melalui jalur komunikasi. Efek yang tidak diinginkan ini biasanya berada di trek yang berdekatan dan sering kali menyebabkan perubahan sinyal.

Selain itu, crosstalk biasanya terjadi ketika trek berjalan terlalu dekat satu sama lain. Dalam kasus seperti itu, Anda dapat mengurangi crosstalk dengan menyisakan setidaknya ruang 3W di antara trek.

Untuk pasangan diferensial, gunakan aturan 5W untuk mengatur jarak trek Anda dengan benar. Selain itu, jika board Anda memerlukan pasangan diferensial yang mentransmisikan sinyal periodik, sebaiknya jauhkan setidaknya 8W dari pasangan diferensial lainnya.

Juga, harus ada jarak yang cukup antara trek dengan sinyal asinkron dan trek sinyal berkecepatan tinggi. Selain itu, Anda dapat meminimalkan crosstalk pada papan berlapis-lapis yang merutekan trek yang tegak lurus dengan trek papan tetangga.

Lokasi Komponen

PCB dengan Komponen

Lokasi komponen sangat penting untuk desain PCB berkecepatan tinggi, sebelum memulai desain, rencanakan—tempat Anda akan menempatkan komponen.

Idealnya, Anda harus menempatkan poligon GND terpisah untuk komponen analog (jika ada) dan menjauhkannya dari jejak dan komponen digital. Dengan begitu, Anda dapat menghindari masalah EMI.

Selain itu, komponen berkecepatan tinggi tidak memerlukan jejak yang sangat panjang. Jadi, pastikan Anda memiliki ruang yang cukup untuk penyetelan panjang agar tidak berada di dekat sumber interferensi.

Selain itu, Anda harus menghindari memposisikan komponen berkecepatan tinggi di dekat tepi papan Anda. Ini akan memiliki efek buruk pada kualitas sinyal Anda. Sebagai gantinya, Anda dapat menempatkan komponen tersebut di tengah.

Bentuk Lacak

Bentuk Trek yang Berbeda

Trek berkecepatan tinggi harus memiliki tikungan yang membulat dan mulus. Juga, Anda harus menghindari menggunakan tikungan tajam. Namun, dibutuhkan waktu yang cukup lama untuk mendapatkan bentuk lintasan terbaik.

Cara terbaik untuk mendapatkan bentuk track yang optimal dan menghindari perubahan impedansi adalah dengan menekuknya pada sudut 45 derajat.

Tiga Masalah Besar Desain PCB Berkecepatan Tinggi

PCB berkecepatan tinggi memiliki banyak masalah yang dapat membuat rangkaian menjadi tidak berguna jika Anda tidak menyelesaikannya. Dan, dari semua berbagai masalah, kami telah mencantumkan tiga masalah utama yang harus Anda hindari. Jadi mari kita lihat lebih dekat ketiganya.

Waktu

Papan Anda memiliki masalah pengaturan waktu jika sinyal Anda tidak terkirim dengan benar, terutama dibandingkan dengan tanda lainnya. Jam mengontrol semua sinyal ini, jadi jika pengaturan waktu Anda buruk, satu-satunya data yang akan Anda terima adalah data yang rusak.

Solusi:Anda dapat mengatasi masalah ini dengan mencocokkan dua panjang jejak yang digabungkan. Ini akan menyinkronkan jejak dengan kecepatan jam Anda dan membuatnya terkirim pada waktu yang sama.

Kebisingan

Kebisingan adalah segala bentuk gangguan yang mempengaruhi sinyal Anda selama transmisi. Ada beberapa kebisingan di setiap PCB, tetapi tingkat kebisingan yang tinggi dapat menyebabkan kerusakan data. Oleh karena itu, membuatnya menjadi masalah yang harus Anda hindari dalam desain Anda.

Solusi:Jaga jarak yang cukup antara jejak Anda, membuatnya kurang rentan terhadap kebisingan. Jarak yang tepat juga akan mengurangi tingkat kebisingan PCB Anda.

Integritas

Jika sinyal Anda tidak terlihat seperti seharusnya setelah transmisi, integritasnya terganggu. Situasi seperti itu biasanya merupakan hasil dari interferensi yang dapat memengaruhi integritas sinyal selama transmisi.

Solusi:Menggunakan impedansi yang tepat antara penerima dan pemancar dapat meningkatkan integritas dan kualitas sinyal Anda. Ini juga akan mengurangi sensitivitas noise sinyal Anda.

Keterampilan Desain PCB berkecepatan tinggi

Desain PCB

Berikut adalah beberapa keterampilan yang Anda butuhkan sebelum merancang PCB berkecepatan tinggi.

Cara Merutekan Jejak dengan Kontrol Impedansi

PCB dengan Jejak Biru

Anda harus memahami cara menghitung tumpukan lapisan dan lebar jejak. Hasil dari perhitungan ini akan memberi Anda nilai impedansi penting. Nilai impedansi yang salah akan berdampak buruk pada sinyal Anda dan menyebabkan kerusakan data.

Pengurangan Area Lingkaran

Sinyal berkecepatan tinggi cukup rentan terhadap masalah EMI/EMC. Namun, Anda dapat mengurangi dampak dari masalah ini dengan mengikuti aturan dasar sederhana. Aturan ini termasuk mengurangi area loop, menggunakan bidang tanah kontinu dan banyak jalur jahitan, dan mengoptimalkan jalur kembali jejak.

Keterampilan Perutean Kecepatan Tinggi

Ada banyak hal yang perlu dipertimbangkan saat merutekan jejak kecepatan tinggi. Pertama, Anda harus tahu cara memotong bidang tanah dan membuat jejak tetap pendek. Anda juga harus melindungi jejak Anda dari gangguan dan jalur digital spasi untuk menghindari crosstalk.

Gunakan Perangkat Lunak Desain Tingkat Lanjut

Merancang PCB berkecepatan tinggi memerlukan banyak fitur kompleks dari perangkat lunak CAD Anda. Dan Anda memerlukan keterampilan yang diperlukan untuk menangani fitur-fitur ini. Dengan begitu, Anda dapat menghindari merancang skema kecepatan tinggi yang mengerikan.

PCB Kecepatan Tinggi vs. PCB Frekuensi Tinggi

Papan Sirkuit Tercetak

Meskipun kecepatan tinggi dan frekuensi tinggi memiliki definisi yang berbeda, papan mereka pada dasarnya sama. Keduanya menggunakan gelombang sinus sebagai pembawa sinyal termodulasi.

Namun, ada sedikit perbedaan. Misalnya, kami menggunakan sirkuit berkecepatan tinggi ketika tegangan meningkat dan menurun dalam waktu singkat. Pada saat yang sama, kami menggunakan papan frekuensi tinggi dengan siklus hubung singkat.

Perbedaannya tidak terlalu berbeda untuk mengaturnya sebagai papan terpisah. Mereka bahkan menggunakan bahan dasar yang sama. Anda harus fokus menjaga integritas sinyal atau sirkuit Anda.

Pembulatan ke Atas

PCB berteknologi tinggi

Banyak hal yang bisa salah jika Anda tidak berhati-hati saat merancang PCB berkecepatan tinggi. Tidak seperti PCB biasa, Anda membutuhkan banyak waktu dan perhatian saat mengembangkan skema sirkuit berkecepatan tinggi yang tepat.

Plus, Anda memerlukan keterampilan khusus sebelum membuat desain apa pun, seperti mengetahui cara merutekan jejak Anda dengan benar dan mengukur impedansi. Anda juga harus memperhatikan penempatan komponen Anda untuk menghindari hal-hal yang rumit bagi produsen.

Apakah Anda ingin memproduksi PCB berkecepatan tinggi? Kemudian, hubungi kami, dan kami akan dengan senang hati menawarkan saran dan layanan terbaik.