Особенности проектирования высокоскоростных печатных плат в Altium Designer

В Altium Designer можно создать плату любой конструкции: от односторонних до гибко-жестких и многослойных. Для сложных высокоскоростных плат AD - лучшая САПР. В ней проектирование полностью сквозное - все этапы разработки происходят в единой среде, без дополнительных приложений и редакторов. Рассмотрим некоторые нюансы конструирования высокоскоростной печатной платы.

Высокоскоростные печатные платы - что это?

Печатные платы используются во всех электронных устройствах. Они обеспечивают крепление и электрическое соединение между компонентами любого изделия, будь то принтер, соковыжималка или блок питания ПК. Но для скоростных устройств интерфейсов (типа DDR4, 40 Gigabit Ethernet, SerDes и т.д.) действуют свои правила конструирования, компоновки и трассировки. В сложных устройствах платы состоят из множества слоев (иногда их количество достигает 40).

Они могут быть:

• сигнальными - для передачи электросигнала между компонентами;
• экранными - проводящие блоки для питания и заземления.

Многослойные платы применяются, если устройству требуется высокая скорость передачи данных, например, 15-25 Гбит/с. Они сложнее в разработке и изготовлении, но именно в AD выполнить их гораздо легче, чем в других САПР.

Чтобы проектирование было максимально комфортным, обязательно используйте актуальную и лицензионную версию программы. Проще всего купить Altium Designer 21 на сайте компании "ГлавКон". Это официальный поставщик данной продукции, имеющий сертификаты для ее продажи и внедрения в РФ.

Особенности проектирования

Основная цель разработки такой платы - устранить помехи сигналов. Для этого воспользуйтесь следующими рекомендациями:

• Для высокоскоростных плат предполагается сложная схема проекта, состоящая из нескольких листов. Схема должна быть читаемой и удобной в работе. Используйте иерархическую структуру с заглавным листом и подчиненными.
• Применяйте проектные директивы - инструменты, позволяющие поместить класс цепи, определить дифференциальные пары и задать правила проектирования еще на стадии создания схемы.
• Создание структуры - ключ к успешному проекту. По умолчанию в Altium Designer 20, 21 и других версиях создается плата, состоящая из двух слоев (top и bottom), поэтому нужно создать дополнительные самому. Меню Design &񗣂 Layer Stack Manager. Чтобы скорректировать структуру, задать ядро и установить последовательность чередования и толщину слоев, в менеджере нажмите Internal Layer Pairs.
• У каждого сигнального слоя должен быть опорный слой земли и питания. Их лучше располагать друг за другом и отделять тонкими слоями диэлектрика. Разобрать структуру послойно поможет 3D-отображение.
• Рассчитайте структуру под необходимый импеданс. Определите типы линий передач на плате, а также толщину диэлектриков и толщину фольги.
• Настройки структуры можно сохранить, чтобы в дальнейшем использовать в других проектах и не тратить время на создание структуры с нуля.
• Во время трассировки цепей часто возникает много пересечений в одном слое. Чтобы решить эту проблему, обычно создают переходные отверстия, а для платы это нежелательно (снижается качество электрического сигнала). Советуем применять инструмент Pin Swapping для оптимизации цепей. Он помогает избежать пересечений в пределах слоя и упрощает трассировку.
• Применяйте объекты xSignal - это настраиваемый пользователем путь сигнала между двумя точками. С его помощью вы сможете определить путь прохождения сигнала, выровнять его и рассчитать длину трассировки. Это поможет избежать помех и потерь качества сигнала.

Теперь вы знаете, в чем особенности проектирования высокоскоростных плат в Altium Designer версии 21 и сможете избежать многих ошибок.