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PCB設(shè)計技巧百問,教你輕松掌握PCB設(shè)計(二)_高都電子PCB

2019-08-27 19:14:14

36、對于全數(shù)字信號的PCB,板上有一個80MHz的鐘源。除了采用絲網(wǎng)(接地)外,為了保證有足夠的驅(qū)動能力,還應(yīng)該采用什么樣的電路進行保護? 
確保時鐘的驅(qū)動能力,不應(yīng)該通過保護實現(xiàn),一般采用時鐘驅(qū)動芯片。一般擔心時鐘驅(qū)動能力,是因為多個時鐘負載造成。采用時鐘驅(qū)動芯片,將一個時鐘信號變成幾個,采用點到點的連接。選擇驅(qū)動芯片,除了保證與負載基本匹配,信號沿滿足要求(一般時鐘為沿有效信號),在計算系統(tǒng)時序時,要算上時鐘在驅(qū)動芯片內(nèi)時延。 


37、如果用單獨的時鐘信號板,一般采用什么樣的接口,來保證時鐘信號的傳輸受到的影響??? 
時鐘信號越短,傳輸線效應(yīng)越小。采用單獨的時鐘信號板,會增加信號布線長度。而且單板的接地供電也是問題。如果要長距離傳輸,建議采用差分信號。LVDS信號可以滿足驅(qū)動能力要求,不過您的時鐘不是太快,沒有必要。 
38、27M,SDRAM時鐘線(80M-90M),這些時鐘線二三次諧波剛好在VHF波段,從接收端高頻竄入后干擾很大。除了縮短線長以外,還有那些好辦法? 

如果是三次諧波大,二次諧波小,可能因為信號占空比為50%,因為這種情況下,信號沒有偶次諧波。這時需要修改一下信號占空比。此外,對于如果是單向的時鐘信號,一般采用源端串聯(lián)匹配。這樣可以抑制二次反射,但不會影響時鐘沿速率。源端匹配值,可以采用下圖公式得到。 


39、什么是走線的拓撲架構(gòu)? 
Topology,有的也叫routing order.對于多端口連接的網(wǎng)絡(luò)的布線次序。 


40、怎樣調(diào)整走線的拓撲架構(gòu)來提高信號的完整性? 
這種網(wǎng)絡(luò)信號方向比較復雜,因為對單向,雙向信號,不同電平種類信號,拓樸影響都不一樣,很難說哪種拓樸對信號質(zhì)量有利。而且作前仿真時,采用何種拓樸對工程師要求很高,要求對電路原理,信號類型,甚至布線難度等都要了解。

41、怎樣通過安排迭層來減少EMI問題? 
首先,EMI要從系統(tǒng)考慮,單憑PCB無法解決問題。層疊對EMI來講,我認為主要是提供信號最短回流路徑,減小耦合面積,抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合,適當比電源層外延,對抑制共模干擾有好處。 


42、為何要鋪銅? 
一般鋪銅有幾個方面原因。1,EMC.對于大面積的地或電源鋪銅,會起到屏蔽作用,有些特殊地,如PGND起到防護作用。2,PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果,或者層壓不變形,對于布線較少的PCB板層鋪銅。3,信號完整性要求,給高頻數(shù)字信號一個完整的回流路徑,并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線。當然還有散熱,特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。

 
43、在一個系統(tǒng)中,包含了dsp和pld,請問布線時要注意哪些問題呢? 
看你的信號速率和布線長度的比值。如果信號在傳輸線上的時延和信號變化沿時間可比的話,就要考慮信號完整性問題。另外對于多個DSP,時鐘,數(shù)據(jù)信號走線拓普也會影響信號質(zhì)量和時序,需要關(guān)注。 


44、除protel工具布線外,還有其他好的工具嗎? 
至于工具,除了PROTEL,還有很多布線工具,如MENTOR的WG2000,EN2000系列和powerpcb,Cadence的allegro,zuken的cadstar,cr5000等,各有所長。 


45、什么是“信號回流路徑”? 
信號回流路徑,即return current。高速數(shù)字信號在傳輸時,信號的流向是從驅(qū)動器沿PCB傳輸線到負載,再由負載沿著地或電源通過最短路徑返回驅(qū)動器端。這個在地或電源上的返回信號就稱信號回流路徑。Dr.Johson在他的書中解釋,高頻信號傳輸,實際上是對傳輸線與直流層之間包夾的介質(zhì)電容充電的過程。SI分析的就是這個圍場的電磁特性,以及他們之間的耦合。 


46、如何對接插件進行SI分析? 
在IBIS3.2規(guī)范中,有關(guān)于接插件模型的描述。一般使用EBD模型。如果是特殊板,如背板,需要SPICE模型。也可以使用多板仿真軟件(HYPERLYNX或IS_multiboard),建立多板系統(tǒng)時,輸入接插件的分布參數(shù),一般從接插件手冊中得到。當然這種方式會不夠精確,但只要在可接受范圍內(nèi)即可。 


47、請問端接的方式有哪些? 
端接(terminal),也稱匹配。一般按照匹配位置分有源端匹配和終端匹配。其中源端匹配一般為電阻串聯(lián)匹配,終端匹配一般為并聯(lián)匹配,方式比較多,有電阻上拉,電阻下拉,戴維南匹配,AC匹配,肖特基二極管匹配。 
48、采用端接(匹配)的方式是由什么因素決定的? 
匹配采用方式一般由BUFFER特性,拓普情況,電平種類和判決方式來決定,也要考慮信號占空比,系統(tǒng)功耗等。 


49、采用端接(匹配)的方式有什么規(guī)則? 

數(shù)字電路最關(guān)鍵的是時序問題,加匹配的目的是改善信號質(zhì)量,在判決時刻得到可以確定的信號。對于電平有效信號,在保證建立、保持時間的前提下,信號質(zhì)量穩(wěn)定;對延有效信號,在保證信號延單調(diào)性前提下,信號變化延速度滿足要求。Mentor ICX產(chǎn)品教材中有關(guān)于匹配的一些資料。另外《High Speed Digital design a hand book of blackmagic》有一章專門對terminal的講述,從電磁波原理上講述匹配對信號完整性的作用,可供參考。

 
50、能否利用器件的IBIS模型對器件的邏輯功能進行仿真?如果不能,那么如何進行電路的板級和系統(tǒng)級仿真? 
IBIS模型是行為級模型,不能用于功能仿真。功能仿真,需要用SPICE模型,或者其他結(jié)構(gòu)級模型。 

51、在數(shù)字和模擬并存的系統(tǒng)中,有2種處理方法,一個是數(shù)字地和模擬地分開,比如在地層,數(shù)字地是獨立地一塊,模擬地獨立一塊,單點用銅皮或FB磁珠連接,而電源不分開;另一種是模擬電源和數(shù)字電源分開用FB連接,而地是統(tǒng)一地地。請問李先生,這兩種方法效果是否一樣? 
應(yīng)該說從原理上講是一樣的。因為電源和地對高頻信號是等效的。 
區(qū)分模擬和數(shù)字部分的目的是為了抗干擾,主要是數(shù)字電路對模擬電路的干擾。但是,分割可能造成信號回流路徑不完整,影響數(shù)字信號的信號質(zhì)量,影響系統(tǒng)EMC質(zhì)量。因此,無論分割哪個平面,要看這樣作,信號回流路徑是否被增大,回流信號對正常工作信號干擾有多大。 現(xiàn)在也有一些混合設(shè)計,不分電源和地,在布局時,按照數(shù)字部分、模擬部分分開布局布線,避免出現(xiàn)跨區(qū)信號。 

52、安規(guī)問題:FCC、EMC的具體含義是什么? 
FCC: federal communication commission 美國通信委員會 
EMC: electro megnetic compatibility 電磁兼容 
FCC是個標準組織,EMC是一個標準。標準頒布都有相應(yīng)的原因,標準和測試方法。 

53、何謂差分布線? 
差分信號,有些也稱差動信號,用兩根完全一樣,極性相反的信號傳輸一路數(shù)據(jù),依靠兩根信號電平差進行判決。為了保證兩根信號完全一致,在布線時要保持并行,線寬、線間距保持不變。 

54、PCB仿真軟件有哪些? 
仿真的種類很多,高速數(shù)字電路信號完整性分析仿真分析(SI)常用軟件有icx,signalvision,hyperlynx,XTK,speectraquest等。有些也用Hspice。 
 

55、PCB仿真軟件是如何進行LAYOUT仿真的? 
高速數(shù)字電路中,為了提高信號質(zhì)量,降低布線難度,一般采用多層板,分配專門的電源層,地層。 

56、在布局、布線中如何處理才能保證50M以上信號的穩(wěn)定性 
高速數(shù)字信號布線,關(guān)鍵是減小傳輸線對信號質(zhì)量的影響。因此,100M以上的高速信號布局時要求信號走線盡量短。 
數(shù)字電路中,高速信號是用信號上升延時間來界定的。而且,不同種類的信號(如TTL,GTL,LVTTL),確保信號質(zhì)量的方法不一樣。 


57、室外單元的射頻部分,中頻部分,乃至對室外單元進行監(jiān)控的低頻電路部分往往采用部署在同一PCB上,請問對這樣的PCB在材質(zhì)上有何要求?如何防止射頻,中頻乃至低頻電路互相之間的干擾? 
混合電路設(shè)計是一個很大的問題。很難有一個完美的解決方案。 
一般射頻電路在系統(tǒng)中都作為一個獨立的單板進行布局布線,甚至會有專門的屏蔽腔體。而且射頻電路一般為單面或雙面板,電路較為簡單,所有這些都是為了減少對射頻電路分布參數(shù)的影響,提高射頻系統(tǒng)的一致性。相對于一般的FR4材質(zhì),射頻電路板傾向與采用高Q值的基材,這種材料的介電常數(shù)比較小,傳輸線分布電容較小,阻抗高,信號傳輸時延小。 
在混合電路設(shè)計中,雖然射頻,數(shù)字電路做在同一塊PCB上,但一般都分成射頻電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū),分別布局布線。之間用接地過孔帶和屏蔽盒屏蔽。 

58、對于射頻部分,中頻部分和低頻電路部分部署在同一PCB上,mentor有什么解決方案? 
Mentor的板級系統(tǒng)設(shè)計軟件,除了基本的電路設(shè)計功能外,還有專門的RF設(shè)計模塊。在RF原理圖設(shè)計模塊中,提供參數(shù)化的器件模型,并且提供和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口;在RF LAYOUT模塊中,提供專門用于射頻電路布局布線的圖案編輯功能,也有和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口,對于分析仿真后的結(jié)果可以反標回原理圖和PCB。同時,利用Mentor軟件的設(shè)計管理功能,可以方便的實現(xiàn)設(shè)計復用,設(shè)計派生,和協(xié)同設(shè)計。大大加速混合電路設(shè)計進程。 
手機板是典型的混合電路設(shè)計,很多大型手機設(shè)計制造商都利用Mentor加安杰倫的eesoft作為設(shè)計平臺。 

59、mentor的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如何? 

61、Mentor的PCB設(shè)計軟件對差分線隊的處理又如何? 
Mentor軟件在定義好差分對屬性后,兩根差分對可以一起走線,嚴格保證差分對線寬,間距和長度差,遇到障礙可以自動分開,在換層時可以選擇過孔方式。 


62、在一塊12層PCb板上,有三個電源層2.2v,3.3v,5v,將三個電源各作在一層,地線該如何處理? 
一般說來,三個電源分別做在三層,對信號質(zhì)量比較好。因為不大可能出現(xiàn)信號跨平面層分割現(xiàn)象??绶指钍怯绊懶盘栙|(zhì)量很關(guān)鍵的一個因素,而仿真軟件一般都忽略了它。對于電源層和地層,對高頻信號來說都是等效的。在實際中,除了考慮信號質(zhì)量外,電源平面耦合(利用相鄰地平面降低電源平面交流阻抗),層疊對稱,都是需要考慮的因素。 


63、PCB在出廠時如何檢查是否達到了設(shè)計工藝要求? 
很多PCB廠家在PCB加工完成出廠前,都要經(jīng)過加電的網(wǎng)絡(luò)通斷測試,以確保所有聯(lián)線正確。同時,越來越多的廠家也采用x光測試,檢查蝕刻或?qū)訅簳r的一些故障。對于貼片加工后的成品板,一般采用ICT測試檢查,這需要在PCB設(shè)計時添加ICT測試點。如果出現(xiàn)問題,也可以通過一種特殊的X光檢查設(shè)備排除是否加工原因造成故障。 


64、“機構(gòu)的防護”是不是機殼的防護? 
是的。機殼要盡量嚴密,少用或不用導電材料,盡可能接地。 


65、在芯片選擇的時候是否也需要考慮芯片本身的esd問題? 
不論是雙層板還是多層板,都應(yīng)盡量增大地的面積。在選擇芯片時要考慮芯片本身的ESD特性,這些在芯片說明中一般都有提到,而且即使不同廠家的同一種芯片性能也會有所不同。設(shè)計時多加注意,考慮的全面一點,做出電路板的性能也會得到一定的保證。但ESD的問題仍然可能出現(xiàn),因此機構(gòu)的防護對ESD的防護也是相當重要的。 


66、在做pcb板的時候,為了減小干擾,地線是否應(yīng)該構(gòu)成閉和形式? 
在做PCB板的時候,一般來講都要減小回路面積,以便減少干擾,布地線的時候,也不 應(yīng)布成閉合形式,而是布成樹枝狀較好,還有就是要盡可能增大地的面積。 


67、如果仿真器用一個電源,pcb板用一個電源,這兩個電源的地是否應(yīng)該連在一起? 
如果可以采用分離電源當然較好,因為如此電源間不易產(chǎn)生干擾,但大部分設(shè)備是有具體要求的。既然仿真器和PCB板用的是兩個電源,按我的想法是不該將其共地的。 
68、一個電路由幾塊pcb板構(gòu)成,他們是否應(yīng)該共地? 
一個電路由幾塊PCB構(gòu)成,多半是要求共地的,因為在一個電路中用幾個電源畢竟是不太實際的。但如果你有具體的條件,可以用不同電源當然干擾會小些。 


69、設(shè)計一個手持產(chǎn)品,帶LCD,外殼為金屬。測試ESD時,無法通過ICE-1000-4-2的測試,CONTACT只能通過1100V,AIR可以通過6000V。ESD耦合測試時,水平只能可以通過3000V,垂直可以通過4000V測試。CPU主頻為33MHZ。有什么方法可以通過ESD測試? 
手持產(chǎn)品又是金屬外殼,ESD的問題一定比較明顯,LCD也恐怕會出現(xiàn)較多的不良現(xiàn)象。如果沒辦法改變現(xiàn)有的金屬材質(zhì),則建議在機構(gòu)內(nèi)部加上防電材料,加強PCB的地,同時想辦法讓LCD接地。當然,如何操作要看具體情況。 


70、設(shè)計一個含有DSP,PLD的系統(tǒng),該從那些方面考慮ESD? 
就一般的系統(tǒng)來講,主要應(yīng)考慮人體直接接觸的部分,在電路上以及機構(gòu)上進行適當?shù)谋Wo。至于ESD會對系統(tǒng)造成多大的影響,那還要依不同情況而定。干燥的環(huán)境下,ESD現(xiàn)象會比較嚴重,較敏感精細的系統(tǒng),ESD的影響也會相對明顯。雖然大的系統(tǒng)有時ESD影響并不明顯,但設(shè)計時還是要多加注意,盡量防患于未然。 

 

 

 

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PCB設(shè)計技巧百問,教你輕松掌握PCB設(shè)計(一)

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