隨著電子、通信技術的飛速發(fā)展,今天的PCB設計面臨的已經(jīng)是與以往截然不同的、全新的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、信號邊緣速率越來越快,片內和片外時鐘速率越來越高,現(xiàn)在的時鐘頻率不再是過去的幾兆了,上百兆上千兆的時鐘在單板上越來越普遍。由于芯片工藝的飛速發(fā)展,信號的邊沿速率也是越來越快,目前信號的上升沿都在1ns左右。這樣就會導致系統(tǒng)和板級SI、EMC問題更加突出;
2、電路的集成規(guī)模越來越大,I/O數(shù)越來越多,使得單板互連密度不斷加大;由于功能的越來越強大,電路的集成度越來越高。芯片的加工工藝水平也越來越高。過去的DIP封裝在現(xiàn)在的單板上幾乎銷聲匿跡了,小間距的BGA、QFP成為芯片的主流封裝。這樣使得PCB設計的密度也就隨之加大。
3、產品研發(fā)以及推向市場的時間不斷減少,使得我們必須面臨一次性設計成功的嚴峻挑戰(zhàn);時間就是成本,時間就是金錢。在電子產品這樣更新?lián)Q代特別快的領域,產品面世早一天,他的利潤機會就會大很多。
4、由于PCB是產品實現(xiàn)的物理載體。在高速電路中,PCB質量的好壞之間關系到產品的功能和性能。同樣的器件和連接,不同的PCB載體,他們的結果是不同的。
所以,現(xiàn)在設計的流程已經(jīng)在慢慢的轉變了。以前設計中邏輯功能的設計往往占了硬件開發(fā)設計的80%以上,但現(xiàn)在這個比例一直在下降,在目前硬件設計中邏輯功能設計方面的只占到50%,有關PCB設計部分則也占據(jù)了50%的時間。專家預計在將來的設計中,硬件的邏輯功能開銷要越來越小,而開發(fā)設計規(guī)則等高速PCB設計方面的開銷將達到80%甚至更高。
所有的這些只是說明,PCB設計將是現(xiàn)在和未來設計中的重點,也是難點。
通常,我們的PCB設計中主要關注以下幾點:
1、功能的實現(xiàn)
2、性能的穩(wěn)定
3、加工的簡易
4、單板的美觀
功能的實現(xiàn)是我們PCB的第一步。在過去的設計中由于信號邊沿的速率和時鐘頻率比較低,只要邏輯的連接沒有錯誤,物理連接的好壞不會影響到使用的性能。但這樣的觀點在現(xiàn)在的設計中是不使用的。有一個例子可以很好的表明這一點:
美國一家著名的影像探測系統(tǒng)制造商的電路板設計師們最近碰到一件奇特的事:一個7年前就已經(jīng)成功設計、制造并且上市的產品,一直以來都能夠非常穩(wěn)定可靠地工作,而最近從生產線上下線的產品卻出現(xiàn)了問題,產品不能正常運行。
所以,邏輯的正確連接也不能使功能正確實現(xiàn)。物理連接的好壞也是功能實現(xiàn)的主要條件。
性能的保證就靠PCB的設計了,這個觀點大家都有體會。同樣的邏輯連接,同樣的器件,不同的PCB他們的性能測試結果就不同。好的設計不光產品穩(wěn)定性高,而且可以通過各種要求苛刻的測試。但不理想的設計就不可能達到這樣的效果。在一些低端產品中,很多廠家使用的芯片組是相同的,邏輯連接也是相似的。唯一的不同就是各自的PCB設計水平的高低,產品的差異性主要就是體現(xiàn)在PCB的設計上了。
加工的簡易程度也是PCB設計好壞的一個重要指標。好的PCB設計是方便加工,維護,測試、制造的。PCB的好壞不僅和PCB加工廠家,SMT廠家的生產效率有關,還和我們測試、調試方便息息相關。
美觀大方也是PCB設計的一個要素。整體的美觀和大氣,使人看到就覺得舒服。PCB也是一件工藝品。好的PCB會讓人駐足留戀的。
PCB設計是一門綜合性的學科,是質量、成本、時間等多方面相互協(xié)調的產物。在PCB設計中沒有最好,只有更好。總之,高速PCB的設計是今天系統(tǒng)設計領域面臨的嚴肅挑戰(zhàn),無論是設計方法、設計工具、還是設計隊伍的構成以及工程師的設計思路,都需要積極認真地去應對。
責任編輯:PSY
原文標題:如何才能保證PCB的高性能設計
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