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        PCB設計技巧100問(三)

        更新時間:2015-12-21 17:33:54點擊次數:3807次

        41、怎樣通過安排迭層來減少EMI問題?

        首先,EMI要從系統考慮,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,給高頻數字信號一個完整的回流路徑,并減少直流網絡的布線。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,數據信號走線拓普也會影響信號質量和時序,需要關注。

        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。高速數字信號在傳輸時,信號的流向是從驅動器沿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規范中,有關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),建立多板系統時,輸入接插件的分布參數,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匹配,終端匹配一般為并聯匹配,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,系統功耗等。

        49、采用端接(匹配)的方式有什么規則?

        數字電路最關鍵的是時序問題,加匹配的目的是改善信號質量,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,信號質量穩定;對延有效信號,在保證信號延單調性前提下,信號變化延速度滿足要求。Mentor ICX產品教材中有關于匹配的一些資料。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,或者其他結構級模型。

        51、在數字和模擬并存的系統中,有2種處理方法,一個是數字地和模擬地分開,比如在地層,數字地是獨立地一塊,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字電源分開用FB連接,而地是統一地地。請問李先生,這兩種方法效果是否一樣?

        應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。

        區分模擬和數字部分的目的是為了抗干擾,主要是數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,影響數字信號的信號質量,影響系統EMC質量。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。

        現在也有一些混合設計,不分電源和地,在布局時,按照數字部分、模擬部分分開布局布線,避免出現跨區信號。

        52、安規問題: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據,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?

        高速數字電路中,為了提高信號質量,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以上信號的穩定性?

        高速數字信號布線,關鍵是減小傳輸線對信號質量的影響。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的影響,提高射頻系統的一致性。相對于一般的FR4材質,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。

        在混合電路設計中,雖然射頻,數字電路做在同一塊PCB上,但一般都分成射頻電路區和數字電路區,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的板級系統設計軟件,除了基本的電路設計功能外,還有專門的RF設計模塊。在RF原理圖設計模塊中,提供參數化的器件模型,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果可以反標回原理圖和PCB。同時,利用Mentor軟件的設計管理功能,可以方便的實現設計復用,設計派生,和協同設計。大大加速混合電路設計進程。

        手機板是典型的混合電路設計,很多大型手機設計制造商都利用Mentor加安杰倫的eesoft作為設計平臺。

        59、mentor的產品結構如何?

        Mentor Graphics的PCB工具有WG(原veribest)系列和Enterprise(boardstation)系列。詳細信息,請登錄http://www.mentor.com/。

        60、Mentor的PCB設計軟件對BGA、PGA、COB等封裝是如何支持的?

        Mentor的autoactive RE由收購得來的veribest發展而來,是業界第一個無網格,任意角度布線器。

        眾所周知,對于球柵陣列,COB器件,無網格,任意角度布線器是解決布通率的關鍵。

        在最新的autoactive RE中,新增添了推擠過孔,銅箔,REROUTE等功能,使它應用更方便。另外,他支持高速布線,包括有時延要求信號布線和差分對布線。

        0755-83035861

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