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1、……………綜述與評(píng)論…………………………………………………………………………………………………………Printed Circuit Information 印制電路信息 2 0 0 5N o . 5 ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Summarization 附近信號(hào)的能量也可能耦合到導(dǎo)體 (印制導(dǎo)線)的數(shù)字脈沖上并減慢其傳輸速度,這樣也會(huì)引起時(shí)間上的沖突和降低信號(hào)的完整性。另外,
2、數(shù)字脈沖的能量也有可能在導(dǎo)體終端不完全被吸收,并引起振蕩反射,從而導(dǎo)致多邏輯門(mén)限串?dāng)_??傊_描述高速信號(hào)傳輸問(wèn)題是很困難的。另外,在電路中引起某一現(xiàn)象往往是多個(gè)原因造成的。也就是說(shuō)雖然某時(shí)在討論某個(gè)原因,但在實(shí)際的 P C B中始終存在各種因素的作用,并且這些因素還在不斷變化。要解決這些不可靠因素,必須在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行細(xì)致的考慮,才能確保設(shè)計(jì)出的高速 P C B 板能夠可靠的進(jìn)行工作。其中,最主要的考慮因素是電源線和鍍通孔的設(shè)計(jì)。2電
3、源線的設(shè)計(jì)2 . 1電源線的合理布局設(shè)計(jì)高速 P C B 板的關(guān)鍵之一,就是要盡可能的減小由于線路阻抗引起的壓降和高頻電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換而引入的各種噪聲。通常用兩種方法來(lái)解決上述問(wèn)題:一是電源總線技術(shù),另一種方法就是采用一個(gè)單獨(dú)的電源層進(jìn)行供電。后者在很大程度上緩解了壓降和噪聲的問(wèn)題, 但考慮到多層 P C B 的工藝復(fù)雜,昂貴的費(fèi)用和較長(zhǎng)的制作周期,一般設(shè)計(jì)者們更喜歡采用前者,因而有必要對(duì)電源總線的合理布線進(jìn)???????????CAM &
4、amp; CAD?C A M與C A D…………………綜述與評(píng)論…………………………………………………………………………………………………………Printed Circuit Information 印制電路信息 2 0 0 5N o . 5 ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Summarization & Comment ??? ? ?19信號(hào)上疊加了一個(gè)幾百毫伏的
5、噪聲,再經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后,那么很有可能引起信號(hào)門(mén)限電平的誤判而使這個(gè)電路工作在錯(cuò)誤的狀態(tài)之下。所以從理論上來(lái)說(shuō)要將數(shù)字地和模擬地分開(kāi),以降低電源對(duì)噪聲的耦合作用。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,通常把電源通過(guò)兩個(gè)µH 的電感引出分別作為模擬電壓和數(shù)字電壓,同時(shí)在電源的地端用一個(gè)零歐姆的電阻分別引出作為模擬地和數(shù)字地。3鍍通孔設(shè)計(jì)鍍通孔是多層 P C B 設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素,一個(gè)鍍通孔主要由三部分組成, 一是孔;二是孔周?chē)暮副P(pán)區(qū);三是 P O
6、 W E R 層隔離區(qū)。鍍通孔的工藝過(guò)程是在鍍通孔的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的方法鍍上一層金屬, 用以連通中間各層需要連通的銅箔, 而鍍通孔的上下兩面做成普通的焊盤(pán)形狀,可直接與上下兩面的線路相通, 也可不連。 鍍通孔可以起到電氣連接、固定或定位器件的作用。3 . 1鍍通孔對(duì)地寄生電容鍍通孔本身存在著對(duì)地的寄生電容。若鍍通孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D 2 m i l , 鍍通孔焊盤(pán)的直徑為 m i l ,P C B 的厚度為 D 1m i
7、 l ,板基材介電常數(shù)為 ε,則鍍通孔的寄生電容大小近似于:C=1 . 4 1 εD 1 / (D 2 - D 1 )鍍通孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長(zhǎng)了信號(hào)的上升時(shí)間,降低了電路的速度,電容值越小則影響越小。3 . 2鍍通孔的寄生電感鍍通孔本身就存在寄生電感。在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,鍍通孔的寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容的影響。鍍通孔的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的作用,減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。若L 指鍍通孔的電感,
8、單位為 n H ,h 是鍍通孔的長(zhǎng)度,單位為m i l , d 是中心鉆孔的直徑, 單位為m i l , 鍍通孔的寄生電感近似于:L=5 . 0 8 h[I n( 4 h / d )+ 1]從式中可以看出, 鍍通孔的直徑對(duì)電感的影響較小,而對(duì)電感影響最大的是鍍通孔的長(zhǎng)度。3 . 3高速 P C B 中的鍍通孔設(shè)計(jì)通過(guò)上面對(duì)鍍通孔寄生特性的分析,我們可以看到,在高速 P C B 設(shè)計(jì)中,看似簡(jiǎn)單的鍍通孔往往也會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的負(fù)面效
9、應(yīng)。為了減小鍍通孔的寄生效應(yīng)帶來(lái)的不利影響,在設(shè)計(jì)中可以盡量做到:(1 )選擇合理的鍍通孔尺寸。 對(duì)于多層一般密度的 P C B 設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),選用 0 . 2 5m m / 0 . 5 1m m / 0 . 9 1m m (鉆孔/焊盤(pán)/ P O W E R 隔離區(qū))的鍍通孔較好;對(duì)于一些高密度的 P C B 也可以使用 0 . 2 0m m / 0 . 4 6m m / 0 . 8 6m m 的鍍通孔,也可以嘗試非穿導(dǎo)孔(盲孔和埋孔) ;
10、對(duì)于電源或地線的鍍通孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗;(2 ) P C B 上的信號(hào)走線盡量不換層,也就是說(shuō)盡量減少鍍通孔;(3 )使用較薄的P C B 有利于減小鍍通孔的兩種寄生參數(shù);(4 )電源和地的管腳要就近做鍍通孔, 鍍通孔和管腳之間的引線越短越好,因?yàn)橐€會(huì)導(dǎo)致電感的增加。同時(shí)電源和地的引線要盡可能粗,以減少阻抗;(5 )在信號(hào)換層的鍍通孔附近放置一些接地鍍通孔,以便為信號(hào)提供短距離回路。當(dāng)然,在設(shè)計(jì)時(shí)還需具體問(wèn)題具體分
11、析,從成本和信號(hào)質(zhì)量?jī)煞矫婢C合考慮。在高速 P C B 設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者總是希望鍍通孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間。此外,鍍通孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。4結(jié)束語(yǔ)高速 P C B 設(shè)計(jì)是一項(xiàng)工程性很強(qiáng)技術(shù)復(fù)雜的設(shè)計(jì)技術(shù),它要求設(shè)計(jì)者不僅要有扎實(shí)的電路理論知識(shí),而且還要有豐富的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。而電源布線和鍍通孔設(shè)計(jì)又是其中的難點(diǎn)和重點(diǎn),需要很長(zhǎng)時(shí)間的工程積累才能掌握。參考文獻(xiàn)[ 1 ] 錢(qián)振字.產(chǎn)品的電磁兼
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