通信高速信号基板設計

高速デジタル設計の基礎

高速ボード設計とは？ 高速設計とは、特に高速デジタル信号を使用してコンポーネント間でデータを転送するシステムを指します。 高速デジタル設計と、低速のデジタル プロトコルを使用する単純な回路基板との境界線はあいまいです。 特定のシステムを「高速」として表すために使用される一般的な測定基準は、システムで使用されるデジタル信号のエッジ レート (または立ち上がり時間) です。 ほとんどのデジタル設計では、高速 (高速エッジ レート) と低速 (低速エッジ レート) の両方のデジタル プロトコルが使用されます。 今日の組み込みコンピューティングとモノのインターネットの時代では、ほとんどの高速回路基板にはワイヤレス通信とネットワーク用の RF フロントエンドが搭載されています。

すべての PCB スタックアップには、高速信号、電源、およびグランド プレーン専用の一連のレイヤーが含まれており、スタックアップでレイヤーを割り当てる際には、次の点を考慮する必要があります。

• ボード サイズとネット数: ボードの大きさと、PCB レイアウトで配線する必要があるネットの数。 物理的に大きな基板には、複数の信号層を使用せずに PCB レイアウト全体を配線するのに十分なスペースがある場合があります。

• 配線密度: 多数のネットとボード サイズが小さな領域に制約されているため、表面層を配線するための十分なスペースがない場合があります。 そのため、トレースが互いに近づくと、より多くの内部信号レイヤーが必要になります。 基板サイズを小さくすると、配線密度が高くなる可能性があります。

• インターフェイスの数: バスの幅 (シリアルとパラレル) とボードのサイズによっては、レイヤーごとに 1 つまたは 2 つのインターフェイスのみを配線することが適切な戦略である場合があります。 すべての信号を同じ層の高速デジタル インターフェイスに保持することで、すべての信号のインピーダンスとスキューが一定になるようにします。

• 低速および RF 信号: デジタル設計に低速デジタルまたは RF 信号がありますか? その場合、これらは高速バスまたはコンポーネントに使用できる表面スペースを占有する可能性があり、追加の内部レイヤーが必要になる場合があります。

• パワー インテグリティ: パワー インテグリティの基礎の 1 つは、大規模な IC が必要とするすべての電圧レベルに対して、大きな電源プレーンとグランド プレーンを使用することです。 これらは隣接する層に配置して、デカップリング コンデンサで安定した電源をサポートするための高いプレーン キャパシタンスを確保するのに役立ちます。