文章目录
一、概述1.什么是高速电路？2.高速信号3.高速设计4.整体设计思路二、高速PCB叠层与阻抗设计1.PCB层叠理论基础2.叠层设计原则3.阻抗设计精度4.PCB设计时带来的阻抗不连续三、高速PCB布局布线设计1.布局思路2.布局设计规则3.Fanout（扇出）设计4.布局思路5.布线设计规则四、高速PCB仿真介绍1．高速PCB仿真的目的2．高速PCB仿真流程3．高速PCB仿真痛点和难点4．高速PCB仿真应用一、概述
1.什么是高速电路？
一般认为：高速电路频率≥50MHz且这部分频率电路达到1/3。客观的讲：考虑到上升下降沿及延迟，当信号的传输路径大于1/6倍传输信号波长时，认为是高速信号。因此，信号的传输延迟大于1/2数字信号驱动端的上升时间，则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应，即为高速电路。2.高速信号
一般地，信号上升时间的典型值可以通过器件手册得到，而信号的传播时间在PCB上由实际布线长度决定，PCB板上每英寸的传输延时约为0.167ns(约5~6inch/ns)。如果过孔多，器件管脚多，信号线上设置的约束多，延迟增大。通常高速逻辑器件的信号上升时间大约为0.2ns。设Tr为信号上升时间，Tpd为信号线传播延时。如果：
Tr>4Tpd，信号落在安全区域;2Tpd > Tr > 4Tpd，信号落在不确定区域;Tr ≤2Tpd，信号落在问题区域。
3.高速设计
电源滤波，均匀分配电源，降低系统噪声匹配信号线，减少反射降低走线间串扰减小地弹效应阻抗匹配… …4.整体设计思路
对单板宏观整体了解对硬件研发流程节点了解对设计规范熟悉能平衡SI、SI、EMC、成本、周期等要求A、SI/PI/EMC设计指南
B、开关电源PCB设计指南
C、射频/模拟PCB设计指南
D、接口电路PCB设计指南
E、时钟电路PCB设计指南
高速PCB设计流程：
单板整体电路分析:对单板主要芯片方案、电源方案、主要总线、信号流向、电源树、接口类型、工艺方案、EMC方案等做整体了解和规划预布局、前仿真分析:在综合考虑满足信号质量、EMC、热设计、DFM等方面的基础上，把主要器件合理的摆放到PCB上布局布线:在满足信号质量、DFM、EMC等规则要求下，完成器件摆放和信号互连后仿真验证:Sl仿真、PI仿真、热仿真工艺评审:利用Valor等先进工具进行DFM
二、高速PCB叠层与阻抗设计
1.PCB层叠理论基础
信号线阻抗：介质厚度对阻抗影响大、尽量减小线宽、加大线距（3W原则），降低串扰信号返回路径：-低速中，电流沿着最小电阻路径流动
-高速中，电流沿着最小电感路径流动电源、地平面：
-为数字信号的转换提供稳定的参考电压
-为所有的逻辑器件提供电源
-控制信号之间的串扰电源完整性要求：电源对地保持低阻抗，电源阻抗为
-D为电源地平面间距，W为平面重叠的面积平面隔离技术：推荐使用额外的地平面而不是电源平面来隔离布线
2.叠层设计原则
参考
PCB_3.PCB叠层
PCB_4.确定PCB层压
3.阻抗设计精度
阻抗精度要求一般在±10%，严格的±5%控制阻抗的连续性比片面追求阻抗值更重要4.PCB设计时带来的阻抗不连续
线宽突变走线跨分割过孔换层分支结构连接器器件管脚三、高速PCB布局布线设计
1.布局思路
提前规划，绘制框图预布局（可不受板框、DRC限制）模块化布局布局优化
2.布局设计规则
对规则熟悉且有书面条例进行检查对照。
3.Fanout（扇出）设计
QFN
模块调整时把扇出做好，扇出时保证布线通道（器件本体下，器件Pin下，空隙处）。
PIN间距0.5MM
单片时信号线尽量往外扇出，电源地尽量往里扇出，就近放置滤波电容
双片时正反对贴，共用电源、地孔，就近放置滤波电容
BGA
0.5BGA扇出，一阶HDI
BGA可以使用自动fanout，后面再根据具体情况调整孔的位置;-由于阻抗控制关系，盲孔出来到埋孔的线应该尽量短。0.5BGA扇出，盲孔尽量打在四个焊盘的中间；不要打在焊盘上，不然加工要做电镀填孔，难度成本大
0.4BGA扇出，一阶HDI。
0.4BGA的只能打在盘上。
4.布局思路
规则驱动设计关键信号优先处理整板布线电源、地处理等长绕线布线优化5.布线设计规则
对规则熟悉且有书面条例进行检查对照。
四、高速PCB仿真介绍
1．高速PCB仿真的目的
确定关键信号的链路阻抗确定关键信号、总线的链路长度确定阻抗匹配方案确定总线拓扑结构提前预估信号质量确保硬件设计质量2．高速PCB仿真流程
信息获取：了解信号类型、特征及相关要求，获取模型规划评估：规划高速链路布线路径，估算最长最短的大致走线长度，预先选定几种板材，并获取相关参数设计叠层：根据信号阻抗，单板空间和板厚，确定层数，计算差分阻抗，创建传输线模型设计过孔：在满足设计和加工要求的情况下，确定过孔结构、回流孔、扫描频率或变量等参数，分析仿真结果，输出过孔模型绘制原理图：根据规划，搭建串行链路原理图，设置相应参数仿真分析：分析仿真结果，优化走线、过孔、均衡等参数3．高速PCB仿真痛点和难点
仿真软件的使用比较复杂许多器件的仿真模型很难获取对SI的理论知识没有吃透仿真软件的价格昂贵4．高速PCB仿真应用
高速串行链路仿真（如PCIE）高速并行链路仿真(DDR系统级验证)电源仿真（分析确定载流宽度等）
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