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PCB设计技巧100问(三)

更新时间:2015-12-21 17:33:54点击次数:1162次

41、怎样通过安排迭层来减少EMI问题?

首先,EMI要从系统考虑,单凭PCB无法解决问题。

层叠对EMI来讲,我认为主要是提供信号最短回流路径,减小耦合面积,抑制差模干扰。另外地层与电源层紧耦合,适当比电源层外延,对抑制共模干扰有好处。

42、为何要铺铜?

一般铺铜有几个方面原因。

1,EMC.对于大面积的地或电源铺铜,会起到屏蔽作用,有些特殊地,如PGND起到防护作用。

2,PCB工艺要求。一般为了保证电镀效果,或者层压不变形,对于布线较少的PCB板层铺铜。

3,信号完整性要求,给高频数字信号一个完整的回流路径,并减少直流网络的布线。当然还有散热,特殊器件安装要求铺铜等等原因。

43、在一个系统中,包含了dsp和pld,请问布线时要注意哪些问题呢?

看你的信号速率和布线长度的比值。如果信号在传输线上的时延和信号变化沿时间可比的话,就要考虑信号完整性问题。另外对于多个DSP,时钟,数据信号走线拓普也会影响信号质量和时序,需要关注。

44、除protel工具布线外,还有其他好的工具吗?

至于工具,除了PROTEL,还有很多布线工具,如MENTOR的WG2000,EN2000系列和powerpcb,Cadence的allegro,zuken的cadstar,cr5000等,各有所长。

45、什么是“信号回流路径”?

信号回流路径,即return current。高速数字信号在传输时,信号的流向是从驱动器沿PCB传输线到负载,再由负载沿着地或电源通过最短路径返回驱动器端。这个在地或电源上的返回信号就称信号回流路径。Dr.Johson在他的书中解释,高频信号传输,实际上是对传输线与直流层之间包夹的介质电容充电的过程。SI分析的就是这个围场的电磁特性,以及他们之间的耦合。

46、如何对接插件进行SI分析?

在IBIS3.2规范中,有关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软件(HYPERLYNX或IS_multiboard),建立多板系统时,输入接插件的分布参数,一般从接插件手册中得到。当然这种方式会不够精确,但只要在可接受范围内即可。

47、请问端接的方式有哪些?

端接(terminal),也称匹配。一般按照匹配位置分有源端匹配和终端匹配。其中源端匹配一般为电阻串联匹配,终端匹配一般为并联匹配,方式比较多,有电阻上拉,电阻下拉,戴维南匹配,AC匹配,肖特基二极管匹配。

48、采用端接(匹配)的方式是由什么因素决定的?

匹配采用方式一般由BUFFER特性,拓普情况,电平种类和判决方式来决定,也要考虑信号占空比,系统功耗等。

49、采用端接(匹配)的方式有什么规则?

数字电路最关键的是时序问题,加匹配的目的是改善信号质量,在判决时刻得到可以确定的信号。对于电平有效信号,在保证建立、保持时间的前提下,信号质量稳定;对延有效信号,在保证信号延单调性前提下,信号变化延速度满足要求。Mentor ICX产品教材中有关于匹配的一些资料。另外《High Speed Digital design a hand book of blackmagic》有一章专门对terminal的讲述,从电磁波原理上讲述匹配对信号完整性的作用,可供参考。

50、能否利用器件的IBIS模型对器件的逻辑功能进行仿真?如果不能,那么如何进行电路的板级和系统级仿真?

IBIS模型是行为级模型,不能用于功能仿真。功能仿真,需要用SPICE模型,或者其他结构级模型。

51、在数字和模拟并存的系统中,有2种处理方法,一个是数字地和模拟地分开,比如在地层,数字地是独立地一块,模拟地独立一块,单点用铜皮或FB磁珠连接,而电源不分开;另一种是模拟电源和数字电源分开用FB连接,而地是统一地地。请问李先生,这两种方法效果是否一样?

应该说从原理上讲是一样的。因为电源和地对高频信号是等效的。

区分模拟和数字部分的目的是为了抗干扰,主要是数字电路对模拟电路的干扰。但是,分割可能造成信号回流路径不完整,影响数字信号的信号质量,影响系统EMC质量。因此,无论分割哪个平面,要看这样作,信号回流路径是否被增大,回流信号对正常工作信号干扰有多大。

现在也有一些混合设计,不分电源和地,在布局时,按照数字部分、模拟部分分开布局布线,避免出现跨区信号。

52、安规问题:FCC、EMC的具体含义是什么?

FCC: federal communication commission 美国通信委员会

EMC: electro megnetic compatibility 电磁兼容

FCC是个标准组织,EMC是一个标准。标准颁布都有相应的原因,标准和测试方法。

53、何谓差分布线?

差分信号,有些也称差动信号,用两根完全一样,极性相反的信号传输一路数据,依靠两根信号电平差进行判决。为了保证两根信号完全一致,在布线时要保持并行,线宽、线间距保持不变。

54、PCB仿真软件有哪些?

仿真的种类很多,高速数字电路信号完整性分析仿真分析(SI)常用软件有icx,signalvision,hyperlynx,XTK,speectraquest等。有些也用Hspice。

55、PCB仿真软件是如何进行LAYOUT仿真的?

高速数字电路中,为了提高信号质量,降低布线难度,一般采用多层板,分配专门的电源层,地层。

56、在布局、布线中如何处理才能保证50M以上信号的稳定性?

高速数字信号布线,关键是减小传输线对信号质量的影响。因此,100M以上的高速信号布局时要求信号走线尽量短。

数字电路中,高速信号是用信号上升延时间来界定的。而且,不同种类的信号(如TTL,GTL,LVTTL),确保信号质量的方法不一样。

57、室外单元的射频部分,中频部分,乃至对室外单元进行监控的低频电路部分往往采用部署在同一PCB上,请问对这样的PCB在材质上有何要求?如何防止射频,中频乃至低频电路互相之间的干扰?

混合电路设计是一个很大的问题。很难有一个完美的解决方案。

一般射频电路在系统中都作为一个独立的单板进行布局布线,甚至会有专门的屏蔽腔体。而且射频电路一般为单面或双面板,电路较为简单,所有这些都是为了减少对射频电路分布参数的影响,提高射频系统的一致性。相对于一般的FR4材质,射频电路板倾向与采用高Q值的基材,这种材料的介电常数比较小,传输线分布电容较小,阻抗高,信号传输时延小。

在混合电路设计中,虽然射频,数字电路做在同一块PCB上,但一般都分成射频电路区和数字电路区,分别布局布线。之间用接地过孔带和屏蔽盒屏蔽。

58、对于射频部分,中频部分和低频电路部分部署在同一PCB上,mentor有什么解决方案?

Mentor的板级系统设计软件,除了基本的电路设计功能外,还有专门的RF设计模块。在RF原理图设计模块中,提供参数化的器件模型,并且提供和EESOFT等射频电路分析仿真工具的双向接口;在RF LAYOUT模块中,提供专门用于射频电路布局布线的图案编辑功能,也有和EESOFT等射频电路分析仿真工具的双向接口,对于分析仿真后的结果可以反标回原理图和PCB。同时,利用Mentor软件的设计管理功能,可以方便的实现设计复用,设计派生,和协同设计。大大加速混合电路设计进程。

手机板是典型的混合电路设计,很多大型手机设计制造商都利用Mentor加安杰伦的eesoft作为设计平台。

59、mentor的产品结构如何?

Mentor Graphics的PCB工具有WG(原veribest)系列和Enterprise(boardstation)系列。详细信息,请登录http://www.mentor.com/。

60、Mentor的PCB设计软件对BGA、PGA、COB等封装是如何支持的?

Mentor的autoactive RE由收购得来的veribest发展而来,是业界第一个无网格,任意角度布线器。

众所周知,对于球栅阵列,COB器件,无网格,任意角度布线器是解决布通率的关键。

在最新的autoactive RE中,新增添了推挤过孔,铜箔,REROUTE等功能,使它应用更方便。另外,他支持高速布线,包括有时延要求信号布线和差分对布线。

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