高速PCB設(shè)計(jì)需要面對(duì)很多不同的領(lǐng)域和產(chǎn)品，而每一領(lǐng)域的設(shè)計(jì)核心需求都是不一樣的。比如，數(shù)據(jù)與通訊領(lǐng)域要求的是極致的產(chǎn)品性能，消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品突出的是性能價(jià)格比；相反軍事、工業(yè)領(lǐng)域要求的則是絕對(duì)的可靠性……接下來(lái)，我們簡(jiǎn)單的來(lái)聊聊不同領(lǐng)域的高速PCB設(shè)計(jì)策略。

不一樣的高速PCB設(shè)計(jì)策略

電信領(lǐng)域

在電信領(lǐng)域，設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，在數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像的傳輸應(yīng)用中傳輸速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于500Mbps，在通信領(lǐng)域人們追求的是更快地推出更高性能的產(chǎn)品，而成本并不是第一位的。他們會(huì)使用更多的板層、足夠的電源層和地層、在任何可能出現(xiàn)高速問(wèn)題的信號(hào)線上都會(huì)使用分立元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)匹配。他們有SI（信號(hào)完整性）和EMC（電磁兼容）專(zhuān)家來(lái)進(jìn)行布線前的仿真和分析，每一個(gè)設(shè)計(jì)工程師都遵循企業(yè)內(nèi)部嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)定。所以通信領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工程師通常采用這種過(guò)度設(shè)計(jì)的高速PCB設(shè)計(jì)策略。

二

家用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域

家用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的主板設(shè)計(jì)是另一個(gè)極端，成本和實(shí)效性高于一切，設(shè)計(jì)師們總是采用最快、最好、最高性能的CPU芯片、存儲(chǔ)器技術(shù)和圖形處理模塊來(lái)組成日益復(fù)雜的計(jì)算機(jī)。而家用計(jì)算機(jī)主板通常都是4層板，一些高速PCB設(shè)計(jì)技術(shù)很難應(yīng)用到這一領(lǐng)域，所以家用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程師通常都采用過(guò)度研究的方法來(lái)設(shè)計(jì)高速PCB板，他們要充分研究設(shè)計(jì)的具體情況解決那些真正存在的高速電路問(wèn)題。

三

通常高速PCB設(shè)計(jì)

而通常的高速PCB設(shè)計(jì)情況可能又不一樣。高速PCB中關(guān)鍵元器件（CPU、DSP、FPGA、行業(yè)專(zhuān)用芯片等）廠商會(huì)提供有關(guān)芯片的設(shè)計(jì)資料，這些設(shè)計(jì)資料通常以參考設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)指南的方式給出。然而這里存在兩個(gè)問(wèn)題：首先器件廠商對(duì)于信號(hào)完整性的了解和應(yīng)用也存在一個(gè)過(guò)程，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師總是希望在第一時(shí)間使用最新型的高性能芯片，這樣器件廠商給出的設(shè)計(jì)指南可能并不成熟。所以有的器件廠商不同時(shí)期會(huì)給出多個(gè)版本的設(shè)計(jì)指南。其次，器件廠商給出的設(shè)計(jì)約束條件通常都是非?？量痰模瑢?duì)設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)要滿足所有的設(shè)計(jì)規(guī)則可能非常困難。而在缺乏仿真分析工具和對(duì)這些約束規(guī)則的背景不了解的情況下，滿足所有的約束條件就是唯一的高速PCB設(shè)計(jì)手段，這樣的設(shè)計(jì)策略通常稱(chēng)之為過(guò)度約束。

雖然不同領(lǐng)域的高速PCB設(shè)計(jì)策略大不相同，但有一些基礎(chǔ)技術(shù)是具有通用性的。

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通用高速PCB設(shè)計(jì)核心關(guān)鍵要點(diǎn)

01

電源電路的設(shè)計(jì)

電源是一個(gè)電子產(chǎn)品穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)，雖然大多數(shù)時(shí)候電源設(shè)計(jì)的技術(shù)挑戰(zhàn)性并不是最大的，但是一旦出現(xiàn)了運(yùn)行穩(wěn)定性的問(wèn)題，很多時(shí)候其實(shí)是跟電源有關(guān)的。

電源設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要在于電源模塊的功能設(shè)計(jì)優(yōu)化、轉(zhuǎn)換效率提升，以及電源通道設(shè)計(jì)等，都必須遵循相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和規(guī)則來(lái)進(jìn)行，對(duì)于敏感電源或者電流很大的電源還需要結(jié)合PI仿真來(lái)提升直流壓降與動(dòng)態(tài)阻抗以及噪聲方面的性能。

02

高速并行信號(hào)的設(shè)計(jì)

最常見(jiàn)就是ddr3，ddr4等電路，尤其對(duì)于Memory Down（板載內(nèi)存條）設(shè)計(jì)這類(lèi)方案，更需要特別注意，在嚴(yán)格執(zhí)行原廠Layout Guide的同時(shí)，最好通過(guò)仿真分析來(lái)輔助優(yōu)化布局布線設(shè)計(jì)，以確保高速信號(hào)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

其他類(lèi)型的并行信號(hào)設(shè)計(jì)還有很多，一般按照相應(yīng)的芯片設(shè)計(jì)規(guī)則要求控制好絕對(duì)長(zhǎng)度與相對(duì)等長(zhǎng)，同時(shí)做好過(guò)孔數(shù)量控制、信號(hào)跨分割、串?dāng)_方面的規(guī)則控制，就可以滿足大部分設(shè)計(jì)要求。

03

高速串行信號(hào)設(shè)計(jì)

目前最常見(jiàn)的PCIE高速通道，以及SATA、SAS、LVDS、USB3.0高速通道，以及高速光網(wǎng)絡(luò)通道等，信號(hào)速度普遍都已提升到5G、8G、10G、28G甚至56Gbps的水平，所以必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的高速設(shè)計(jì)規(guī)則去進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)要做好信號(hào)完整性分析與優(yōu)化工作，不然就會(huì)容易出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量方面的問(wèn)題。

04

其他

此外，高速PCB設(shè)計(jì)還有很多需要注意的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，比如模擬信號(hào)設(shè)計(jì)，射頻信號(hào)，數(shù)模混合，以及DFM，DFA，EMC方面的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)等等，每一個(gè)方向都有一系列的規(guī)則要求。

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