高速pcb設(shè)計原理和技術(shù)

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1、史建華2009.8.13高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.1交流內(nèi)容：基本概念信號完整性分析及解決方法電源完整性分析及解決方法傳輸線理論及特征阻抗控制反射理論及端接技術(shù)PCB的疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計電磁兼容設(shè)計PCB設(shè)計仿真高速電路設(shè)計經(jīng)驗分享高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.2基本概念信號完整性分析及解決方法電源完整性分析及解決方法傳輸線理論及特征阻抗控制反射理論及端接

2、技術(shù)PCB的疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計電磁兼容設(shè)計PCB設(shè)計仿真高速電路設(shè)計經(jīng)驗分享高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)交流內(nèi)容：PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.3基本概念串擾（crosstalk）電磁兼容（EMC）反射（Reflection）過沖（Overshoot）和下沖（Undershoot）時鐘偏移（ClockSkew）和時鐘抖動（ClockJitter）建立時間（SetupTime）和保持時間（HoldTime）建立時間裕量（SetupMargin）和保持時間裕量（

3、HoldMargin）地電平面反彈噪聲和回流噪聲介電常數(shù)（εr）傳輸速率高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.4串擾（crosstalk）及后果：串擾是指兩個不同的電性能網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用。產(chǎn)生串擾（crosstalk）的一方被稱作Aggressor，而收到干擾的一方被稱作Victim。通常，一個網(wǎng)絡(luò)既是Aggressor（入侵者），又是Victim（受害者）。串擾會導致誤觸發(fā)。串擾產(chǎn)生的原因：串擾是由同一個PCB板上的兩條信號線之

4、間互容和互感的容性耦合和感性耦合引起線上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流，而感性耦合引發(fā)耦合電壓。影響串擾的因素：PCB板層的參數(shù)（厚度，介電常數(shù)）等、信號線間距、線端接方式等。高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)串擾只發(fā)生在Aggressor的上升或下降沿PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.5高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力，它包括電磁干擾（EMI）和電磁抗干擾（EM

5、S）兩個方面。電磁騷擾（ElectromagneticDisturbance）是指任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)ι驘o生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁干擾（EMI）是指由電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降，是電磁騷擾作用的結(jié)果，分為輻射干擾（RE）、傳導干擾（CE）、PT（干擾功率測試）。傳導耦合有三種藕合通路，分別為公共電源、公共地回路、信號線之間的近場感應(yīng)；輻射耦合是通過空間電磁場進行的電磁耦合。電磁抗干擾（EMS）包括ESD(靜電放電）、RS（輻射耐受）、EFT/

6、B(快速脈沖耐受)、Surge（雷擊）和CS（傳導耐受）。PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.6高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)反射（Reflection）及后果反射就是在傳輸線上的回波（Echo）。信號功率（電壓和電流）傳輸?shù)骄€上并達到負載處，但是有一部分可能會被反射。反射會產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象反射產(chǎn)生的條件：如果負載和傳輸線具有不相同的阻抗（Impedance），反射就會發(fā)生。如果負載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正；如果負載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負。影響反射的因素

7、：布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過連接器的傳輸、電源平面的不連續(xù)等因素的變化均會導致此類反射。PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.7高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)過沖（Overshoot）：過沖是指超過設(shè)定電壓的第一個峰值或谷值。對于上升沿（RingEdge）而言，過沖是指最高電壓；對于下降沿（fallEdge）而言，過沖是指最低電壓。下沖（Undershoot）：下沖是指下一個谷值或峰值。過沖和下沖的后果：過分的過沖能夠引起保護二極管工作，導致其過早地失

8、效；過分的下沖能夠引起假的時鐘或數(shù)據(jù)錯誤（誤操作）。PhilipsandNeusoftMedicalSystemsCo.,Ltd.8高速PCB設(shè)計原理和技術(shù)時鐘偏移（ClockSkew）：時鐘偏移（Skew）是指不同的接收設(shè)備接收到同一時鐘驅(qū)動輸出之間的時間差。對于參考時鐘而言，時鐘偏移有正延時和負延時之分。時鐘偏移的后果：時鐘偏移可引起有效時鐘周期的減小。產(chǎn)生的原因：1）由不同時鐘路徑的延時或驅(qū)動器件不同驅(qū)動門之間的時差所造成；2）由于接收端之間的閾值不同、負載電容不同、以及信號質(zhì)量的差異所造