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1、PCB設(shè)計技巧百問解答1、如何選擇PCB板材?選擇PCB板材必須在滿足設(shè)計需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點。設(shè)計需求包含電氣和機(jī)構(gòu)這兩部分。通常在設(shè)計非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時這材質(zhì)問題會比較重要。例如,現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì),在幾個GHz的頻率時的介質(zhì)損(dielectricloss)會對信號衰減有很大的影響,可能就不合用。就電氣而言,要注意介電常數(shù)(dielectricconstant)和介質(zhì)損在所設(shè)計的頻率是否合用。2、如何避免高頻干擾?避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾,也就是所謂的串?dāng)_(Crosstalk)??捎美蟾咚傩盘柡湍M信號之間的距
2、離,或加groundguard/shunttraces在模擬信號旁邊。還要注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。3、在高速設(shè)計中,如何解決信號的完整性問題?信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構(gòu)和輸出阻抗(outputimpedance),走線的特性阻抗,負(fù)載端的特性,走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。4、差分布線方式是如何實現(xiàn)的?差分對的布線有兩點要注意,一是兩條線的長度要盡量一樣長,另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變,也就是要保持平行。平行的方式有兩種,一為兩條線走在同一走線層
3、(side-by-side),一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side實現(xiàn)的方式較多。5、對于只有一個輸出端的時鐘信號線,如何實現(xiàn)差分布線?要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。6、接收端差分線對之間可否加一匹配電阻?接收端差分線對間的匹配電阻通常會加,其值應(yīng)等于差分阻抗的值。這樣信號品質(zhì)會好些。7、為何差分對的布線要靠近且平行?對差分對的布線方式應(yīng)該要適當(dāng)?shù)目拷移叫?。所謂適當(dāng)?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differentialimpedance)的值,此值是設(shè)計
4、差分對的重要參數(shù)。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠(yuǎn)忽近,差分阻抗就會不一致,就會影響信號完整性(signalintegrity)及時間延遲(timingdelay)。8、如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題1.基本上,將模/數(shù)地分割隔離是對的。要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的地方(moat),還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returningcurrentpath)變太大。2.晶振是模擬的正反饋振蕩電路,要有穩(wěn)定的振蕩信號,必須滿足loopgain與phase的規(guī)范,而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾,即使加groundguardtraces可能也無法完全
5、隔離干擾。而且離的太遠(yuǎn),地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。所以,一定要將晶振和芯片的距離進(jìn)可能靠近。3.確實高速布線與EMI的要求有很多沖突。但基本原則是因EMI所加的電阻電容或ferritebead,不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。所以,最好先用安排走線和PCB疊層的技巧來解決或減少EMI的問題,如高速信號走內(nèi)層。最后才用電阻電容或ferritebead的方式,以降低對信號的傷害。9、如何解決高速信號的手工布線和自動布線之間的矛盾?現(xiàn)在較強(qiáng)的布線軟件的自動布線器大部分都有設(shè)定約束條件來控制繞線方式及過孔數(shù)目。各家EDA公司的繞線引擎能力和約束條件的設(shè)定項目有時相差甚遠(yuǎn)。例如,
6、是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式,能否控制差分對的走線間距等。這會影響到自動布線出來的走線方式是否能符合設(shè)計者的想法。另外,手動調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對的關(guān)系。例如,走線的推擠能力,過孔的推擠能力,甚至走線對敷銅的推擠能力等等。所以,選擇一個繞線引擎能力強(qiáng)的布線器,才是解決之道。10、關(guān)于testcoupon。testcoupon是用來以TDR(TimeDomainReflectometer)測量所生產(chǎn)的PCB板的特性阻抗是否滿足設(shè)計需求。一般要控制的阻抗有單根線和差分對兩種情況。所以,testcoupon上的走線線寬和線距(有差分對時)要與
7、所要控制的線一樣。最重要的是測量時接地點的位置。為了減少接地引線(groundlead)的電感值,TDR探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信號的地方(probetip),所以,testcoupon上量測信號的點跟接地點的距離和方式要符合所用的探棒。詳情參考如下鏈接1.http://developer.intel.com/design/chipsets/applnots/pcd_pres399.pdf2.http://www.