Оглавление

Предисловие

В книге представлен полный базовый объем знаний, необходимый для трассировки современных высокоскоростных цифровых печатных плат (ВЦПП).

По формату книга ближе к брошюре, зато в ней нет воды. Она написана простым образным языком «от инженера — инженеру».

Книга будет полезна начинающим разработчикам цифровых печатных плат для формирования правильного и продуктивного подхода и видения. Но и опытным разработчикам мой фундаментальный подход может помочь структурировать имеющиеся навыки и знания, а так же закрыть имеющиеся белые пятна.

Изложенного материала достаточно для освоения специальности инженером работающим в смежной области.

Благодарю мою жену Вику за веру в меня, вдохновение и пример роста. Благодарю коллег, которые с одной стороны заставляли меня делать правильно, а с другой стороны заставляли думать и обосновывать свою точку зрения.

Фразы обведенные в рамочки рекомендуется зазубрить. Это сформирует интуитивное понимание сути процессов «на ходу».

Практика

Задание основных правил трассировки

Классы цепей

— POWER (включая GND) — стандартная ширина трассы 0.3 мм, минимальная 0.15 мм, максимальная — 1 мм;

— ВЧ интерфейсы: DDR, PCIe, SATA, SPI, JTAG и пр. выше 1 Мбит;

— другие критичные цепи: Voltage Sense, PWM и т. п.

Импедансы

Дифференциальные (DIFF) 100 Ом:

— 1GBASE-T (1 Гбит Ethernet) (без вариантов т.к. передача двунаправленная, кодирование PAM-5, отражения недопустимы)

— SATA Gen3 (допускается 85 Ом, т.к. передача однонаправленная, приемник терминированный, кодирование NRZ, влияние отражений невелико)

— HCSL PCIe Clocks (импеданс может быть любым, но одинаковым на всей протяженности линии, передатчик должен быть согласован. Отражения могут влиять на джиттер)

Дифф. 85 Ом:

— PCIe Gen4

Однонаправленные (SE — Single Ended) 50 Ом:

— CMOS Clocks

— JTAG

— SPI

Все прочие SE трассы сделать минимальной ширины

На данном этапе можно сделать все дифпары шириной/зазором 0.125/0.125 мм для простых плат и 0.1/0.1 мм для сложных плат, и SE сигналы соответственно 0.125 и 0.1.

Задавать зазоры на этом этапе не имеет смысла.

Для современных высокоскоростных цифровых печатных плат (ВЦПП) характерно преобладание PCIe среди ВЧ интерфейсов. Логично, чтобы дифпары 85 Ом были минимального размера (100/100 или 75/75 мкм).

Раскрашивание

Раскрашивание цепей очень помогает ориентироваться в проекте в процессе трассировки.

Земля — светло-серый.

No Connect — темно-серый.

Основные питания — в разные цвета. В процессе разработки покрасить все питания.

Классы ВЧ цепей по интерфейсам и направлениям (TX/RX). В отличие от питаний желательно добавить какой-то орнамент: дифпары в мелкую крапинку, SE-цепи — в крупную.

Расстановка всех компонентов

Крупные микросхемы и разъемы расположить примерно так, как они должны быть. Мелочь расположить группами рядом с соответствующими крупными микросхемами. Внутри групп расположение мелких компонентов произвольное, должна быть ясна только занимаемая ими площадь. Задача — определить взаимное расположение компонентов и как все будет умещаться.

На данном этапе плата может выглядеть примерно так:

Предварительная отрисовка полигонов питания