pcb設(shè)計疑難問題詳解

1、PCB設(shè)計技巧百問設(shè)計技巧百問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FR4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

2、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，也就是所謂的串擾(Crosstalk)。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加groundguardshunttraces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，負載

3、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(sidebyside)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(overunder)。一般以前者sidebyside實現(xiàn)的方式較多。5、對

4、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?shù)目拷移叫?。所謂適當?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differentialimpedance)的

5、值此值是設(shè)計差分對的重要參數(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

6、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可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠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EM

7、I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。例如是否有足夠的約束條件控制蛇行線商可大量生產(chǎn)。以下提供幾本不錯的技術(shù)書籍：1.HowardW.Johnson，“HighSpeedDigitalDesig

8、n–AHbookofBlackMagic”；2.StephenH.Hall，“HighSpeedDigitalSystemDesign”；3.BrianYang，“DigitalSignalIntegrity”；4.DooglasBrook，“IntegrityIssuesprintedCircuitBoardDesign”。17、兩個常被參考的特性阻抗公式：a.微帶線(microstrip)Z=87[sqrt(Er1.41)]ln[5

9、.98H(0.8WT)]其中，W為線寬，T為走線的銅皮厚度，H為走線到參考平面的距離，Er是PCB板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectricconstant)。此公式必須在0.1(WH)2.0及1(Er)15的情況才能應(yīng)用。b.帶狀線(stripline)Z=[60sqrt(Er)]ln4H[0.67π(T0.8W)]其中，H為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在WH0.35及TH0.25的情況才能應(yīng)用。18、差分信

10、號線中間可否加地線？差分信號中間一般是不能加地線。因為差分信號的應(yīng)用原理最重要的一點便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如fluxcancellation，抗噪聲(noiseimmunity)能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應(yīng)。19、剛?cè)岚逶O(shè)計是否需要專用設(shè)計軟件與規(guī)范？國內(nèi)何處可以承接該類電路板加工？可以用一般設(shè)計PCB的軟件來設(shè)計柔性電路板(FlexiblePrintedCircuit)。一樣用Gerb

11、er格式給FPC廠商生產(chǎn)。由于制造的工藝和一般PCB不同，各個廠商會依據(jù)他們的制造能力會對最小線寬、最小線距、最小孔徑(via)有其限制。除此之外，可在柔性電路板的轉(zhuǎn)折處鋪些銅皮加以補強。至于生產(chǎn)的廠商可上網(wǎng)“FPC”當關(guān)鍵詞查詢應(yīng)該可以找到。20、適當選擇PCB與外殼接地的點的原則是什么？選擇PCB與外殼接地點選擇的原則是利用chassisground提供低阻抗的路徑給回流電流(returningcurrent)及控制此回流電流的路徑