如前幾篇博客中所述，“高速PCB”在我們的行業中幾乎無處不在。而且，正如所引用的，我們總是說，無論最終產品或實施方案如何，憑借其中的IC技術，每個PCB都是高速的。幾年前，我們開始說重要的是元件的邊緣速率，或者更具體地說，元件邊緣和電路板之間的互連。這實際上就是我們如何找到我們的業務名稱Speeding Edge。它是PCB上元件互連所表現出的“前沿”和“高速邊緣速率”這兩個術語的融合。

值得重新審視“高速”一詞的演變意味著什么。多年來它是如何變化的。本文將討論高速PCB的歷史，當我們說PCB器件是高速時我們的真正含義以及一些不適當地應用于高速PCB設計過程的經驗法則。還將討論有關高速設計原理信息的寶貴資源。

高速PCB的誕生與發展

高速PCB實際上已存在很長時間時間可以追溯到由IBM和Cray等公司設計和制造的大型計算機。但相對于PCB行業的其他部分而言，這是一個相當孤立的利基市場。對于世界其他地區而言，高速成為80年代早期關注的問題，當時TTL足夠快，路徑變長。這就是我們如何在信號完整性方面定義高速度;當信號路徑相對于上升時間較長時，PCB是高速的，當信號從開放端反射并導致問題時，路徑變長。

在精確數學方面，如果上升時間是一個納秒，每個3“或更長的路徑都會因為反射而失敗。注意：3“= 7.5厘米，6”= 15厘米。通過找出路徑的速度，將上升時間轉換為長度。在PCB中，這相當于每納秒6“。這是起點。并且，發生的頻率或時鐘頻率對決定沒有影響。

正如Speeding Edge總裁兼創始人Lee Ritchey所說：“我看到設計失敗了在“上電”復位線上。打開電源時會發生這種情況。人們會認為這是非關鍵性的，因為它并不經常發生。世界有這種基于時鐘頻率快速判斷的習慣，這就是他們遇到麻煩的地方。 “

作為一個例子，幾年前我們麻煩了一個失敗的脈搏血氧儀。設計該產品的公司確定該產品“慢”，因為它具有1MHz的時鐘。但它不起作用，因為設計的內存部分上升時間為350皮秒。

那么我們現在在哪里？我們從美光科技公司看到的最后一個存儲器組件數據表明，慢速邊緣為100皮秒，標稱邊緣為50皮秒。沒有指定快速邊緣。如果我們以納秒開始，則慢邊緣是1/10，這意味著對于慢邊緣，長度為3/10英寸的路徑可能會出現反射失敗。在這種情況下，沒有產品在時鐘頻率下也不會很快。

當他們認為產品設計師因為他們的最終產品實現不是“快”時，他們仍然遇到麻煩，這意味著產品速度不高。而且，人們往往會犯錯誤的地方有五個。其中包括：

不遵循信號完整性規則。這包括不控制阻抗，不使用適當的終端并使用應用筆記作為設計指南。失敗設計的許多借口都以“我遵循應用說明，產品不起作用”開頭。（許多應用筆記不包含有效的信號完整性建議。）

有很多技術產品創意來自那些不了解技術

規則的人。在過去的30年里，有許多產品創意源于計算機科學工程師，他們沒有接受任何信號完整性培訓。

抓住一堆規則 - 但是，如前幾篇文章中所述，在高速設計中，最大和最大的一部分，并將它們應用于設計過程而不了解事情是如何運作的。

今天的關鍵挑戰是設計一個功能正常的PDS。

糟糕的規則

當涉及到高速設計考慮時，一些最大的問題源于使用沒有良好工程實踐基礎的經驗法則。與高速PCB設計相關的三個最常見的是：

20H規則

3W規則

拼接過孔規則

20H規則

20H規則是一個一組起源于90年代初期的十幾條規則。該規則聲稱，如果您將Vdd從地平面凹陷的距離為分離的20倍或“H”（代表兩個平面之間的高度），則會降低EMI。這個規則在兩個不同的大學由構建測試板的學生進行測試，以辨別規則的驗證。一個測試板使用Vdd構建，地平面是齊平的，而另一個是使用20H規則構建的。用RF發生器激勵平面對，并用近場探頭檢查以確定是否有任何EMI從邊緣逸出。所學到的第一件事是，逃逸的輻射量非常小，不會引起EMI問題。此外，當施加20H規則而Vdd和地平面是齊平時，確實逃逸的小輻射更糟。有關這些測試的論文是本文末尾的參考文獻2和3。

3W規則

此規則基于另一個任意決定，指出為了控制在同一層上路由的并行跟蹤之間的串擾，跟蹤之間的最小間距應保留3W的中心。要記住的是串擾不是跡線寬度的函數。相反，它是信號線或平行移動的軌跡之間不需要的相互作用（也稱為耦合），它是兩件事的函數：

這兩者之間有多遠邊緣？

最近平面上方的跡線有多高？

確定這兩個因素的唯一方法是通過使用模擬器。這是一個非常直接的分析，需要大約兩分鐘才能完成。但是，重要的是要注意，除非您知道受害線在耦合噪聲方面能夠承受多少，否則您無法開始分析過程。

拼接過孔

正如我在關于保護痕跡（Guard Traces：Hit或Myth？）的博客中所指出的，據稱縫合過孔控制串擾并且是電磁場的屏障。通過在兩條其他跡線之間放置一條保護線，然后定期將一條通孔從跡線放到下面的地平面來實現拼接過孔。事實是，如果為了產品的運行需要使用拼接過孔，那么今天的互聯網產品 - 服務器，橋接器和路由器都不能制造出來。在機械方面，根本沒有足夠的空間來分隔這些產品中的數千條痕跡。

正如Lee Ritchey所說，“我發現每一條有效的規則都有一個直截了當的證據。如果引用該規則的人不能提供證據，你就不應該使用它。“

那種正確的信息

其中一個挑戰我們在行業中面臨的是各種公共領域（貿易出版物，互聯網，“所謂的”專家的書籍）中流傳的大量不良信息。真正的挑戰是，在這些信息資源中，有時最終會有大量信息是正確的，但卻與非信息資源配對。困難在于辨別您可以信任的信息和您不能信任的信息。

有兩個非常好的信息論壇可用，其中包含有效的設計規則：IEEE論壇數據庫和SI-LIST反射器。 SI-List于1994年啟動，其中30名成員包括章程電子郵件列表。通過它，工程師可以發布問題，回答問題，參與辯論或聽取“喋喋不休”。

IEEE提供對出版物，會議，技術標準以及專業和教育活動的訪問，以促進工程學科的進步。可以作為工程專業人員或學生加入IEEE。

憑借其中的技術，今天設計的每一塊PCB都是高速的。了解高速是什么以及哪些信息構成有效的高速設計方法將確保您創建的產品能夠在第一時間正常工作。

參考文獻

Ritchey，Lee W.和Zasio，John J.，“正確的第一次，關于高速PCB和系統設計的實用手冊，第1卷和第2卷。”

“20-H規則和屏蔽過孔對印刷電路板電磁輻射的影響”，IEEE學生會員Huabo Chen和IEEE部門高級會員Jiayuan Fang