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如何才能保证PCB的高性能设计

更新时间:2024-04-16    浏览次数:881

随着电子、通讯技术的飞速发展,如今的PCB设计已经面临着完全不同的、全新的挑战。主要表现在以下几个方面:

1、信号的边沿速率越来越快,片内和片外时钟速率越来越高,现在时钟频率不再是过去的几兆位,几百兆位或者千兆位的时钟在单板上变得越来越普遍。随着芯片技术的快速发展,信号的边沿速率也是越来越快,目前信号的上升沿在1ns左右。这将导致系统和板级SI、 EMC的问题更加突出;

2、电路的集成规模越来越大,I/O数量不断增加,使得单板的互连密度不断增加;随着功能越来越强大,电路的集成度越来越高。芯片的加工工艺水平也越来越高。过去DIP封装几乎消失在现在的单板上,小间距的BGA、QFP成为芯片的主流封装。因此,印刷电路板设计的密度也就随之增加了。

3、产品开发和上市时间不断减少,这让我们不得不面对一次性设计成功的严峻挑战;时间就是成本,时间就是金钱。在这样一个电子产品更新换代很快的领域,产品越早出来,他的盈利机会就越大。

4、因为PCB是产品实现的物理载体。在高速电路中,PCB的质量的好坏关系到产品的功能和性能。同样的器件和连接,不同的PCB载体,它们的结果是不同的。


所以,现在的设计过程正在慢慢的转变。过去,逻辑功能的设计往往占硬件开发设计的80%以上,但现在这一比例一直在下降,在目前逻辑功能的设计只占硬件设计的50%,PCB的设计部分也占据了50%的时间。专家预测,在未来的设计中,硬件逻辑功能的成本将越来越小,而开发设计规则等高速PCB设计的成本将达到80%甚至更高。


这一切恰恰说明,PCB设计将是当前和未来设计中的重点,也是难点。


一般我们的印刷电路板设计侧重于以下几点:

1、功能的实现

2、稳定的性能

3、加工的简易

4、单板的美观


功能的实现是我们PCB的第一步。在过去的设计中,由于信号边沿速率和时钟频率较低,只要逻辑连接没有错误,物理连接的质量就不会影响到使用的性能。但是这种观点在目前的设计中并没有使用。有一个例子可以说明这一点:


某图像检测系统厂商的电路板设计人员最近遇到了一件怪事:一款七年前已经成功设计、制造并投放市场的产品,已经能够很稳定可靠地工作,但是最近从生产线上下线的产品却出现了问题,产品无法正常运行。


因此,逻辑的正确连接并不能使功能正确实现。物理连接的质量好坏也是功能实现的主要条件。


性能的保证取决于PCB的设计,大家都知道。同样的逻辑连接,同样的器件,不同的PCB,性能测试结果是不一样的。好的设计不仅产品稳定性高,还能通过各种要求苛刻的测试。然而,如果设计不理想,就不可能达到这种效果。在一些低端产品中,许多制造商使用相同的芯片组和相似的逻辑连接。唯一不同的是各自PCB设计水平的高低,产品的差异主要体现在PCB的设计上。


加工的难易程度也是PCB设计好坏的一个重要指标。良好的PCB设计易于加工、维护、测试、制造的。PCB的质量好坏不仅关系到PCB厂商和SMT厂商的生产效率,还与测试、调试的便捷性密切相关。


优雅的外观也是PCB设计的一个要素。整体的美观和氛围让人看了就舒服。PCB也是一种工艺品。一个好的PCB会让人流连忘返。


PCB设计是一门综合性学科,是质量、成本、时间等多方面相互协同的产物。PCB设计没有最好,只有更好。总之,高速PCB的设计是当今系统设计领域面临的严峻挑战,无论是设计方法、设计工具、还是设计团队的组成以及工程师的设计思路,都需要积极认真的去解决。

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