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高频PCB电路设计常见问题汇总

2022-01-15 09:19分类:电子技术 阅读:

 

  1、如何选择板原材料?

  针对挑选板才,务必在达到设计方案要求和可批量生产性及其成本费的正中间获得均衡点。设计方案要求包括电气设备和组织 这两个一部分。而一般在设计方案十分快速的木板(超过GHz的頻率)时,这材料难题会较为关键。比如,如今常见的FR-4材料中,在好多个GHz的頻率时的介电损耗(dielectricloss)会对数据信号衰减系数有非常大的危害,很有可能就不适合。而就电气设备而言,要留意相对介电常数(dielectricconstant)和物质损在所设计方案的頻率是不是共用。

  2、怎样防止高频率的影响?

  防止高频率影响的理论依据为尽可能减少高频率数据信号磁场的影响,也就说白了的串扰(Crosstalk)。可以用放大快速数据信号及其脉冲信号中间的间距,或是加groundguard/shunttraces在脉冲信号边上。还务必留意数据地对仿真模拟地的噪音影响。

  3、在快速设计方案中,如何去处理数据信号的一致性难题?

  信号完整性大部分为匹配电阻的难题。而危害匹配电阻的要素有信号源的构架及其输出阻抗(outputimpedance),布线的特性阻抗,负荷端特点,布线的拓朴(topology)构架等。处理的方法为靠线接(termination)与调节布线的拓朴。

  4、那差遍布线方法是怎样完成的?

  差分信号对的走线有二点要留意的,一为两道的长短要尽可能一样长,二是两条线的间隔(此间隔由差分信号特性阻抗决策)要一直维持不会改变,也就是要维持平行面。平行面的方法有二种,一是两道走在同一布线层(side-by-side),二为两道走在左右邻近双层(over-under)。一般以前面一种side-by-side(并列,携手并肩)完成的方法比较多。

  5、针对只有一个輸出端时钟信号线,是怎样完成差遍布线的?

  得用差遍布线时,一定是信号源和协调器也全是音频信号才更有意义。故对只有一个輸出端时钟信号是没法应用差遍布线的。

  6、协调器差分信号线对中间能否加一配对电阻器?

  协调器差分信号线对间的配对电阻器一般是会加的,其值应当相当于差分信号特性阻抗的值。那样数据信号品质才会好点。

  7、为什么差分信号对的走线要挨近而且平行面?

  对差分信号对的走线方法是要适度的挨近且平行面。说白了适度的挨近即由于这间隔是会危害到差分信号特性阻抗(differentialimpedance)的值,而此值是设计方案差分信号对的关键主要参数。必须平行面也是由于要维持差分信号特性阻抗的一致性。若两条线忽远忽近,差分信号特性阻抗便会不一致,便会危害信号完整性(signalintegrity)及延迟时间(timingdelay)。

  8、如何处理具体走线中的一些基础理论矛盾的难题

  大部分,将模/数地切分防护是对的。要留意的是数据信号布线尽可能不必越过有切分的地区(moat),也有不必让开关电源和数据信号的流回电流量途径(returningcurrentpath)变很大。

  晶振电路是仿真模拟的反馈调节谐振电路,要有平稳的震荡数据信号,务必达到loopgain与phase的标准,而这脉冲信号的震荡标准非常容易遭受影响,即便 加groundguardtraces很有可能也没法彻底防护影响。并且离的很远,地平面图上的噪音也会危害反馈调节谐振电路。因此 ,一定要将晶振电路和集成ic的间距进很有可能挨近。

  的确快速走线与EMI的规定有很多矛盾。但基本准则是因EMI所施加的电阻器电容器或ferritebead,不可以导致数据信号的一些电气设备特点不符合要求。因此 ,最好是先用分配布线和PCB迭层的方法来处理或降低EMI的难题,如快速数据信号走里层。最终才用电阻器电容器或ferritebead的方法,以减少对数据信号的损害。

  9、如何解决快速数据信号的手工制作走线和全自动走线中间的分歧?

  如今极强的走线手机软件的全自动走线器绝大多数都是有设置约束方程来操纵缠线方法及过孔数量。每家EDA企业的缠线模块工作能力和约束方程的设置新项目有时候相差甚远。比如,是不是有充足的约束方程操纵蛇行线(serpentine)蜿蜒曲折的方法,能不能操纵差分信号对的布线间隔等。这会危害到全自动走线出去的布线方法是不是能合乎设计师的念头。此外,手动式调节走线的难度系数也与缠线模块的工作能力有肯定的关联。比如,布线的选边工作能力,焊盘的选边工作能力,乃至布线对敷铜的选边工作能力这些。因此 ,挑选一个缠线模块工作能力强的走线器,才算是对策。

  10、有关testcoupon。

  testcoupon是用于以TDR(TimeDomainReflectometer)精确测量所生产制造的PCB板的特性阻抗是不是达到设计方案要求。一般要操纵的特性阻抗有单条线和差分信号对二种状况。因此 ,testcoupon上的布线图形界限和线距(有差分信号校时)要与所需操纵的线一样。最重要的是精确测量时接地址的部位。为了更好地降低接地装置导线(groundlead)的电感器值,TDR探棒(probe)接地装置的地区一般十分贴近量数据信号的地区(probetip),因此 ,testcoupon上量测数据信号的点跟接地址的间距和方法要合乎常用的探棒。

  11、在快速PCB设计中,数据信号层的空缺地区能够敷铜,而好几个数据信号层的敷铜在接地装置和插线应该怎样分派?

  一般在空缺地区的敷铜绝大多数状况是接地装置。仅仅在快速电源线旁敷铜时要留意敷铜与电源线的间距,由于所敷的铜会减少一点布线的特性阻抗。也需要留意不必危害到它层的特性阻抗,比如在dualstripline的构造时。

  12、是不是能够把开关电源平面图上边的电源线应用微带线实体模型测算特性阻抗?开关电源和地平面图中间的数据信号是不是能够应用带状线实体模型测算?

  是的,在预估特性阻抗时开关电源平面图跟地平面图都务必视作参照平面图。比如四层板:高层-电源层-地质构造-最底层,这时候高层布线特性阻抗的实体模型是以开关电源平面图为参照平面图的微带线实体模型。

  13、在密度高的印制电路板上根据手机软件全自动造成测试用例一般状况下会达到批量生产的检测规定吗?

  一般手机软件全自动造成测试用例是不是达到检测要求务必看对加测试用例的标准是不是合乎检测机器的规定。此外,假如布线过密且加测试用例的标准较为严,则有可能没法全自动对第一段线都再加上测试用例,自然,必须手动式补足所要检测的地区。

  14、加上测试用例是否会危害快速数据信号的品质?

  对于是否会危害数据信号品质就得看加测试用例的方法和数据信号究竟多快而定。大部分另加的测试用例(无需线上不仅有的破孔(viaorDIPpin)当测试用例)很有可能加在线上或是以线上拉一小段线出去。前面一种等同于是再加上一个不大的电容器在线上,后面一种则是多了一段支系。这两个状况都是会对快速数据信号或多或少会有点儿危害,危害的水平就跟数据信号的頻率速率和数据信号缘弹性系数(edgerate)相关。危害尺寸可通过模拟仿真获知。正常情况下测试用例越低越好(自然还需要达到检测机器的规定)支系越少越好。

  15、多个PCB构成系统软件,各板中间的接地线应如何连接?

  每个PCB木板互相连接中间的数据信号或开关电源在姿势时,比如A木板有开关电源或数据信号送至B木板,一定会有相等的电流量从地层.流返回A木板(其为Kirchoffcurrentlaw)。这地质构造上的电流量会找特性阻抗最少的地区流回去。因此 ,在每个无论是开关电源或数据信号互相连接的连接处,分派给地质构造的管脚数不可以太少,以减少特性阻抗,那样能够减少地质构造上的噪音。此外,还可以剖析全部电流量环城路,尤其是电流量很大的一部分,调节地质构造或接地线的接线方法,来操纵电流量的路线(比如,某点生产制造低特性阻抗,让绝大多数的电流量从这个地方走),减少对其他较比较敏感数据信号的危害。

  16、能详细介绍一些海外有关快速PCB设计的技术性书本和数据信息吗?

  现在高速数字电路设计的运用有通信系统路和计算方式等有关行业。在通信系统路层面,PCB板的输出功率已达GHz左右,层叠数就我孰知直达40层之多。计算方式有关运用也由于集成ic的发展,不论是一般的PC或网络服务器(Server),木板上的最大输出功率也早已做到400MHz(如Rambus)之上。顺应这快速密度高的布线要求,盲埋孔(blind/buriedvias)、mircrovias及build-up制造加工工艺的要求也逐渐愈来愈多。这种设计方案要求都是有生产商可很多生产制造。

  17、2个常被参照的特性阻抗公式计算:

  微带线(microstrip)Z={87/[sqrt(Er 1.41)]}ln[5.98H/(0.8W T)]在其中,W为图形界限,T为布线的铜皮厚度,H为布线到参照平面图的间距,Er是PCB板材料的相对介电常数(dielectricconstant)。此公式计算务必在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的状况才可以运用。

  带状线(stripline)Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T 0.8W)]}在其中,H为两参照平面图的间距,而且布线坐落于两参照平面图的正中间。此公式计算务必在W/H<0.35及T/H<0.25的状况才可以运用。

  18、音频信号线正中间能否加接地线?

  音频信号正中间一般是不可以加接地线。由于音频信号的运用基本原理最重要的一点就是运用音频信号间互相藕合(coupling)所产生的益处,如fluxcancellation,抗噪音(noiseimmunity)工作能力等。若在中间加接地线,便会毁坏耦合效应。

  19、刚柔相济板设计方案是不是必须专用型制图软件与标准?中国哪里能够承揽此类电路板加工?

  可以用一般设计方案PCB的手机软件设计制作柔性线路板(FlexiblePrintedCircuit)。一样用Gerber文件格式给FPC生产商生产制造。因为生产制造的加工工艺和一般PCB不一样,每个厂商会根据她们的生产制造工作能力会对最少图形界限、最少线距、最少直径(via)有其**。此外,可在柔性线路板的转折处铺些内电层多方面加固。对于生产制造的生产商可网上“FPC”当关键词搜索应当能够寻找。

  20、适度挑选PCB和机壳接地装置的点的标准为?

  挑选PCB与机壳接地址挑选的标准,就是运用chassisground给予低特性阻抗的途径给流回电流量(returningcurrent)和操纵此流回电流量的途径。例如,一般在高频率元器件或是数字时钟发生器的周边,能够借固定不动用的螺钉将PCB的地质构造和chassisground做联接,来尽可能减少全部电流量控制回路的总面积,也就是降低电磁波辐射。

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