Tìm hiểu thiết kế high speed pcb – Phần 1

0
1291
High-speed PCB design là gì?
High-speed PCB design là gì?

Nội dung trong chuỗi bài viết tìm hiểu về high speed design pcb trên PCBVIET không cố gắng cung cấp đầy đủ về thiết kế high speed, vì có vô số những tài liệu, sách rất hay và chuyên môn cao về chủ đề này. Mục đích của bài viết này là giới thiệu các yếu tố chính của thiết kế high speed pcb và sau đó sẽ giới thiệu cách mà từng yếu tố ấy được xử lý trong thiết kế PCB bằng phần mềm thiết kế mạch Altium Designer.

Những nội dung của chuỗi bài viết học thiết kế high speed pcb được mình đọc hiểu, tổng hợp và dịch lại thành từng chủ đề theo mỗi bài viết dựa theo kinh nghiêm làm việc của mình. Nó có thể không đúng hoàn toàn, thậm trí còn sai hoàn toàn, vì có thể mình hiểu sai hoặc truyền đạt sai. Nếu bạn thấy điểm nào sai hoặc chưa đúng hãy vui lòng email cho tôi (syhaunguyen@pcbviet.com) để tôi kịp thời sửa chữa những gì tôi đã viết ra ở đây, đồng thời cũng giúp tôi cải thiện được kiến thức của mình.

Hãy đọc những bài viết về high speed pcb ở blog của mình vì bài viết có thể được bổ sung và sửa đổi.

High-speed PCB design là gì?


Điều gì khiến một thiết kế PCB là một thiết kế high speed pcb? Chắc chắn rằng có gì đó rất nhanh sẽ xảy ra trong thiết kế, nhưng nó không chỉ là tần số cao.

Một thiết kế PCB được cho là thiết kế high-speed PCB khi nó có những thành phần chuyển mạch rất nhanh, nhanh đến mức mà quá trình chuyển mức hoàn thành trước khi tín hiệu có thể đi đến đích.

Lấy ví dụ tín hiệu như dòng nước trong một vòi nước có một cái van nước ở đầu và trạng thái high/low (1/0) của tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái của khóa nước mở hay đóng. Áp dụng lý thuyết về chuyển mạch tốc độ cao trên kia.

  • Trường hợp 1: Áp suất nước ở vòi là P. Vòi nước đang đóng chuyển sang mở, tương đương với việc logic chuyển từ 0 lên 1, quá trình này mất một khoảng thời gian là T và nước đã kịp chảy ra đến đầu vòi để lấy nước.
  • Trường hợp 2: Áp suất nước ở vòi vẫn là P. Vòi nước đang đóng chuyển sang mở, tương đương với việc logic chuyển từ 0 lên 1, quá trình này cũng mất một khoảng thời gian T’ với T’ nhỏ hơn nhiều lần so với T, nhỏ đến mức mà nước chưa kịp chảy ra đến đầu vòi thì đã bị đóng van nước lại.

Chắc hẳn các bạn đã biết đâu là trường hợp tương tự với High-speed pcb.

Trong thực tế với những thành phần tốc độ cao, một số tài liệu còn sử dụng thuật ngữ “Fast edges” cho những thành phần tốc độ cao. Khi một tín hiệu có “fast edges” nó thay đổi cách truyền năng lượng qua các đường mạch.

Về cơ bản với những tín hiệu tốc độ thấp bạn lại liên tưởng nó như dòng nước chảy trong ống nước và ma sát của nước với ống nước là các suy hao năng lượng, nhưng phần lớn nước được đưa đến nơi. Đối với mạch DC hoặc mạch có tần số chuyển mạch thấp bạn có thể tìm ra được điện trở của đường dây và đảm bảo rằng năng lượng suy hao trên đường đi không hảnh hưởng đến hiệu suất, tín hiệu.

Nó lại không hề đơn giản như vậy ở một thiết kế tốc độ cao, bởi lẽ ở tốc độ cao các electron qua các đường mạch, một phần năng lượng truyền đi cũng bao gồm năng lượng điện từ xung quanh đường mạch do chính các electron đó tạo ra. Như vây trong một thiết kế high speed bạn không đơn thuần thiết kế đường dây dẫn đồng cho các electron nữa, bạn đang thiết kế một loạt các đường “transmission lines” được tạo trong thiết kế PCB của bạn.

Chủ đề phần tiếp theo sẽ là “Nhanh như thế nào thì được cho là high-speed PCB?”

Nguồn: Syhau Nguyen/PCBVIET

Facebook Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here