Pautas de Diseño de PCB de Alta Velocidad: Descripción General para Comenzar

Sign that reads “high speed ahead”

No importa dónde te encuentres en tu carrera de PCB, si aún no has tenido la oportunidad de trabajar con las pautas de diseño de PCB de alta velocidad, te sorprenderás. Hay mucho que considerar cuando comienzas a trabajar a alta velocidad. La mayoría de las técnicas que tendrás que aprender son una expansión de las reglas y métodos básicos de diseño de placas con los que ya estás familiarizado. Sin embargo, también encontrarás que hay diferentes maneras de abordar técnicas de diseño básicas, por ejemplo, enrutamiento, que quizás nunca hayas considerado antes.

Aquí exploraremos una descripción general de los conceptos que deberás tener en cuenta al diseñar circuitos de alta velocidad. Los artículos futuros se perfeccionarán en estas áreas para brindarte una comprensión más profunda de cada tema. Hay una gran necesidad de diseñadores expertos de alta velocidad para trabajar en las próximas generaciones de diseños de Placas de Circuito Impreso. Las aplicaciones en los campos crecientes de comunicaciones, aeroespacial e IoT son solo algunas de las áreas de productos que requieren circuitos de alta velocidad. Nuestra esperanza es que esta serie de artículos te ayuden a convertirte en ese diseñador.

 

PCB with measured trace lengths
Los diseños de alta velocidad incluirán muchas técnicas de diseño nuevas, incluyendo trazas medidas

¿Cuándo se considera que un diseño de PCB es de alta velocidad?

Antes de comenzar a diseñar circuitos de alta velocidad, definamos lo que se considera "alta velocidad". Cuando una placa de circuito impreso está diseñada para funcionar a frecuencias lo suficientemente altas como para degradar significativamente el rendimiento del circuito, ese diseño se considera de alta velocidad. Hay muchos otros factores que también se consideran al determinar qué constituye la alta velocidad, como el circuito, los materiales, el entorno, el tamaño de la placa y la longitud de las trazas. Sin embargo, en general, 50MHz y superior es típicamente el punto donde se considera que un diseño de PCB es un diseño de alta velocidad. 

Variables a considerar para diseños de alta velocidad:

Los diseños de alta velocidad te imponen muchas restricciones como diseñador. Esto se debe a que deberás cumplir con las diferentes velocidades de señal y otros requisitos específicos de diseño. Estas son algunas de las áreas que deberás considerar para completar con éxito un diseño de alta velocidad:

Consideraciones de esquema: Dependiendo de si eres ingeniero eléctrico (EE) o diseñador de placas, puedes tratar el esquema de manera diferente. Los esquemas suelen verse como una forma de comunicar la conectividad a la placa. Sin embargo, el esquema puede ser de gran ayuda para organizar y presentar tu diseño de alta velocidad.

Materiales de la placa y requisitos de apilamiento para alta velocidad: los materiales con los que está construida tu placa y cómo está estructurado el apilado de capas marcarán la diferencia en tu diseño de alta velocidad. Discutiremos algunos de estos materiales y tácticas de acumulación.

Estrategias de colocación de alta velocidad: hay formas en que la colocación de tus componentes se puede optimizar para un diseño de alta velocidad y también hay mejoras en la huella de los componentes para alta velocidad. Esto se debe a que los espacios libres de componentes y los tamaños de almohadilla alterados pueden ayudar a minimizar las longitudes de conexión de alta velocidad.

Comprensión de la línea de banda y la microbanda: los diseños de alta velocidad a menudo requieren un enfoque diferente para el trazado de rutas. Veremos cómo una mejor comprensión de las técnicas de enrutamiento de línea de banda y microstrip lo ayudará con el enrutamiento de alta velocidad.

Consideraciones de diafonía, control de impedancia y paralelismo: en un diseño de alta velocidad, hay muchas fuerzas diferentes en el trabajo que pueden afectar negativamente a tu diseño. Es importante buscar formas de minimizar su influencia en tu diseño.

Topologías de enrutamiento y mejores prácticas de enrutamiento: el enrutamiento de alta velocidad a menudo requiere que se usen formas o "topologías" específicas para lograr la ruta de circuito deseada. Es beneficioso explorar diferentes formas de enrutar a través de escapes, trazas de longitud, rutas de retorno, etc. para lograr esto.

Enrutamiento diferencial de par y longitud de traza: en un diseño de alta velocidad, el enrutamiento de pares diferenciales es crítico para que las señales emparejadas lleguen a sus destinos al mismo tiempo. Las señales de una sola línea también pueden tener requisitos de longitud, y en futuros artículos también se verán consejos para enrutarlas.

Ajuste de la longitud de la traza: una vez que esas longitudes de traza medidas se han encaminado, a menudo tienen que coincidir en longitud con otras trazas de señal. Es importante analizar el ajuste de esas longitudes de trazas para obtener las longitudes deseadas dentro de un grupo de señales.

Simuladores: los diseños de alta velocidad se benefician enormemente de la simulación tanto antes de que comience el diseño, durante y después. Familiarízate con tu software de diseño de circuitos para conocer los consejos y trucos utilizados para simular tus diseños.

 

Sign that reads “solutions ahead” and “increase speed”

Alta velocidad: un mundo completamente nuevo de diseño de PCB te espera

Poner la teoría en práctica

Como puedes ver, hay mucho que considerar al trabajar en un diseño de alta velocidad. Afortunadamente, hay muchas funciones dentro de tu software CAD para diseño de PCB que pueden ayudarte. Hay calculadoras de impedancia, enrutadores de par diff, opciones de informes de longitud de rastreo, así como una serie de otras herramientas que están a solo un clic de distancia.

Aquí solo hemos abordado las cuestiones superficiales de las técnicas de diseño de PCB de alta velocidad. Hay mucho más que cubriremos en futuros artículos. Como dicen en este mundo de alta velocidad de diseño de PCB; "Mantente al tanto".

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Acerca del autor

Altium Designer

PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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