用于航天器航空电子的右次PCB布局
文章作者:Rajan Bedi
PCB现在是如此根本，我们经常忘记它是一个必须根据其规范选择的组件，以提供所需的性能。
卫星和航天器航空电子越来越多地将K频段RF，高针计数，超深亚微米GHz速度数字，GSP模拟和低电压，高电流配电电流分配到单个PCB上。所有这些独特的功能都可以对PCB的设计，布局和结构进行独特的要求，选择合适的介电材料，层数堆叠的层数及其分配，占地面积，尺寸和形状电源/接地平面，组件放置，路由，跟踪几何和接地策略。
越来越多的创新出现在物理板层面，例如低电感平面间电容、嵌入式无源器和平面天线结构。许多空间电子子系统的性能依赖于设计的物理实现和实施;PCB现在是如此的基础以至于我们经常忘记它是一个组件，就像所有的部件一样，必须根据其规格来选择交付所需的性能!
随着较高的重视上市，我决定为航天器航空电子提供一系列关于右次PCB布局的一系列文章。
您刚刚完成了原理图输入、预布局分析以验证信号完整性和优化PDN、打包您的设计，所有那些未分配的参考指示器都得到了分配的实际值。项目被前置注释，然后出现一个空白布局。接下来你应该做什么来实现你的设计来建立你的原型或产品?
通常接下来的步骤是绘制板的形状和路由边界，定义堆叠中的层数及其分配，例如路由或平面，水平或垂直轨道，模拟，数字或电源。通过类型和范围,以及垫几何图形,然后制造能力的定义你的制作者,平面形状构造并分配给适当的供应或返回网,和controlled-impedance痕迹的宽度计算介质介电常数的基础上,跟踪厚度、和间隙。在开始布线之前，组件和连接器被放置到空白布局上。在上市时间压力如此之大的情况下，您应该手动路由还是相信自动方法?功能强大的半自动技术，如草图和拥抱布线，允许快速和智能地铺设许多网，只需要最少的人工指导。
图1创建PCB轮廓并继续转到组件放置。
随着PCB的性能继续增加，电介质的选择变得更加重要，以确保您的设计是恰到好时制造的。万博投注网址增加的异国情调的材料是合格的并且用于核心和预先预先参见，以最小化较高频率和边缘速率的损耗。
在阻抗计划方面，以避免对传输线的反射，有许多免费的在线计算器和昂贵的现场解决工具，可以计算所需的迹线宽度。我最喜欢的是电路设计的优秀层叠规划师，您可以为其免费评估十四天。它允许您快速创建包含所需数量的图层的虚拟堆栈，然后可以通过调节介电常数，迹线宽度，间隙，厚度和差分对的分离来进行介质材料来优化特性阻抗（参见YouTube教程视频以下）。可以将结果堆栈直接导入导师图形的探险流程。
图2堆叠计划允许您快速创建包含所需数量的图层的虚拟堆栈。（由电路式设计提供）
在当今的大引脚计数、空间级fpga中，优化设备之间的路由以最小化交叉(层变化)和层数可能是一个挑战。Mentor Graphics的IO Optimizer等工具已经实现了这一过程的自动化，简化了布线工作和PCB设计。
图3.I/O优化器工具可以解开跟踪，从而简化路由。
为了将成本降到最低，pcb越来越多地被用作散热片，所以了解导线和平面的载流能力以及由此产生的电压降对于确保你的设计是正确的首次热制造是很重要的。万博投注网址例如，您使用的是1 V、20 a的空间级FPGA;你如何管理热量的分配?有许多免费的在线计算器报告不同的结果，原来的IPC-2221标准已经过时。最近的研究增加了我们对温度上升和功率下降的知识，辅以EDA在布局后功率完整性方面的进步。
空间级半导体的一些供应商正在考虑较小的间距：这唯一地影响了空间行业，因为我们可以访问一套有限的合格的PCB电介质，导致更宽的迹线。当间距减小到小于1mm时，50和100Ω传输线的路由变得非常困难。伴随着这种需求，除了普通焊盘技术之外的任何东西都可以导致影响PDN的有效性的拍摄电感。
下次，我们将讨论堆叠规划:选择层数时应考虑哪些标准，以及对路由、接地、EMC和制造成本的影响。我将提供一套指导方针，你可以用它作为检查表，以确保未来的设计是正确的-第一次。万博投注网址未来的帖子将包括为不同的项目/客户重新使用原理图和布局，以满足他们的市场需求。
为了满足上市时间和/或金融投资者的需求，卫星和航天器oem面临着巨大的压力，必须尽快推出产品。“宇宙飞船”现在开设为期一天的培训课程右次PCB设计和布局用于航天器航空电子版．模块1涵盖了堆叠规划和介电材料的选择，而模块2讨论了向前注释原理图布局，平面规划，组件放置，创建和分配平面。当我们的行业开始使用越来越复杂的包时，导入或创建部分足迹也会被传授。EDA公司、组件供应商和航天器制造商之间需要更好的沟通，以确保原理图符号、足迹和3D模型随时可用。
模块3包含了输电线路的路由;如何计算道面载流能力;约束的使用;以及如何布局RF, GHz数字，GSPS混合信号，开关dc - dc和低压，大电流设计。万博投注网址我对许多具有完美原理图的调节器设计进行了同行评审，但其布局万博投注网址不正确，导致供电轨道噪声大，效率低，瞬态响应差。模块4讨论了航天工业的具体制造挑战，如ESA与IPC标准，使用丝网印刷或无排气焊罩，以及是否可以使用正式标准在将最新设计发送给制造商之前可靠地签署。万博投注网址使用Mentor’s Expedition流程来演示真实的例子，以加强学习。联系我们了解更多信息。
直到下个月，第一个告诉我为什么焊接掩模对于大针计空间级半导体可能有问题的人将赢得一个火箭科学家课程世界旅游T恤。祝贺美国圣何塞的乔治，第一个回答我的谜语以前的帖子．
SpaceChips将教授其为期三天的课程空间电子产品四月在澳大利亚的悉尼和阿德莱德，五月在意大利的罗马。
Rajan Bedi博士是CEO和创始人spacechips.该公司提供超高通量机载处理和应答器产品、空间电子设计咨询、培训、技术营销和商业智能服务。你也可以联系拉詹推特．