リジッドフレックス PCB 設計のシグナル インテグリティを計算する方法

シグナルインテグリティは、特にリジッドフレックス PCB の場合、PCB 設計の重要な側面です。これらのユニークな回路基板は、今日の高度な電子機器に必要な柔軟性と信頼性を提供します。ただし、その複雑な構造により、リジッドフレックス PCB 設計で正しい信号整合性を確保することは困難な場合があります。

このブログ投稿では、リジッドフレックス PCB 設計のシグナル インテグリティを計算する際に考慮すべき重要な要素と関連する手順について説明します。

1. シグナルインテグリティの基本を理解する

シグナルインテグリティとは、PCB を通過する電気信号の品質を指します。これには、インピーダンス、ノイズ、クロストーク、反射など、信号のパフォーマンスに影響を与える可能性のあるさまざまな要因の分析と管理が含まれます。

リジッド基板とフレキシブル基板を組み合わせたリジッドフレックス PCB では、信号の整合性がさらに重要になります。リジッドセクションとフレキシブルセクションの間の移行により、インピーダンスの変化、信号の減衰、その他の信号の完全性の問題が発生する可能性があります。

2. 主要な信号を特定する

シグナルインテグリティを計算する最初のステップは、リジッドフレックス PCB 設計における重要な信号を特定することです。これらの信号は、信号の完全性の問題に最も敏感であり、高速信号、クロック信号、電力供給信号、またはデバイスの適切な動作に重要なその他の信号が含まれる場合があります。

重要な信号に焦点を当てることで、信号整合性の問題の分析と軽減を優先できます。

3. インピーダンス制御の解析

インピーダンス制御は信号の完全性を維持するために重要です。これにより、信号トレースのインピーダンスが使用される伝送線路の特性インピーダンスと確実に一致します。リジッドフレックス PCB では、リジッド部品とフレキシブル部品の間の移行点でインピーダンスの変化が発生する場合があります。

インピーダンスを計算してその制御を検証するには、インピーダンス計算機、シミュレーション ツールを使用するか、PCB メーカーが提供するデータシートを参照できます。インピーダンスを正確に計算して制御することで、信号の反射を最小限に抑え、より良い信号伝送を保証します。

4. シグナルインテグリティのシミュレーションと分析

シミュレーションは、PCB 設計におけるシグナル インテグリティを分析するための強力なツールです。専用のソフトウェアを使用すると、信号の動作をシミュレーションし、製造前に潜在的な信号整合性の問題を特定できます。

シミュレーションは、アイ ダイアグラム、ビット誤り率、シグナル インテグリティ マージンなどのパラメータを評価するのに役立ちます。これにより、さまざまなシナリオをテストし、トレースルーティングを最適化し、設計の選択を検証することができます。

5. クロストークを最小限に抑える

クロストークは、隣接する導体間の電磁結合により信号が相互に干渉するときに発生します。リジッドフレックス PCB では、フレックス領域内の導体が近接しているため、クロストークの管理はさらに困難になります。

クロストークを最小限に抑えるには、トレース間の間隔を広げる、グランドまたは電源プレーンをシールドとして使用する、絶縁材料を追加する、インピーダンス制御されたトレース配線を実装するなどの手法を使用できます。

6. 差動信号を考慮する

差動信号方式は、高速データ伝送のための効率的な技術です。振幅が等しく極性が反対の 2 つの相補信号を使用することにより、ノイズ耐性が提供され、信号劣化の可能性が低減されます。

リジッドフレックス PCB 設計では、差動ペアを実装すると、信号の完全性を維持し、電磁干渉を最小限に抑えることができます。ただし、差動ペア間のインピーダンスのバランスとオフセットの制御には注意が必要です。

7. 設計を繰り返し検証する

設計検証は、PCB 設計のシミュレーション、分析、テストを繰り返す反復プロセスです。これは、設計プロセスのさまざまな段階でシグナルインテグリティの問題を特定して解決するのに役立ちます。

一連の設計レビュー、シグナル インテグリティ シミュレーション、およびプロトタイプ テストを実施することで、リジッド フレックス PCB 設計が必要なシグナル インテグリティ仕様を満たしていることを確認できます。

要約すれば

リジッドフレックス PCB 設計のシグナル インテグリティを計算するには、その固有の課題の理解、重要な信号の分析、インピーダンスの制御、クロストークの最小化、および設計の反復検証が含まれます。これらの手順に従い、シミュレーション ツールと検証テクニックを活用することで、リジッド フレックス PCB 設計における適切な信号整合性を効果的に確保できます。