在高速PCB設(shè)計(jì)中,信號(hào)層的空白區(qū)域可以敷銅,而多個(gè)信號(hào)層的敷銅在接地和接電源上應(yīng)如何分配?
一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。只是在高速信號(hào)線旁敷銅時(shí)要注意敷銅與信號(hào)線的距離,因?yàn)樗蟮你~會(huì)降低一點(diǎn)走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗,例如在dualstripline的結(jié)構(gòu)時(shí)。
在高速PCB設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)時(shí),如何考慮阻抗匹配問題?
在設(shè)計(jì)高速PCB電路時(shí),阻抗匹配是設(shè)計(jì)的要素之一。而阻抗值跟走線方式有一定的關(guān)系,例如是走在表面層(microstrip)或內(nèi)層(stripline/doublestripline),與參考層(電源層或地層)的距離,走線寬度,PCB材質(zhì)等均會(huì)影響走線的特性阻抗值。也就是說(shuō)要在布線后才能確定阻抗值。一般仿真軟件會(huì)因線路模型或所使用的數(shù)學(xué)算法的限制而無(wú)法考慮到一些阻抗不連續(xù)的布線情況,這時(shí)候在原理圖上只能預(yù)留一些terminators(端接),如串聯(lián)電阻等,來(lái)緩和走線阻抗不連續(xù)的效應(yīng)。真正根本解決問題的方法還是布線時(shí)盡量注意避免阻抗不連續(xù)的發(fā)生。 在高密度PCB設(shè)計(jì)中,可根據(jù)需要選擇絲印的內(nèi)容。江蘇印刷PCB設(shè)計(jì)
PCB布線
在遵循信號(hào)質(zhì)量、DFM、EMC等規(guī)則要求下,實(shí)現(xiàn)器件管腳間的物理連接設(shè)計(jì)?!季€
PCB布線設(shè)計(jì)是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中工作量較大的工序,直接影響著PCB板的性能好壞。布線處理的一些基本要求如下:
1)過孔、線寬、安全間距避免采用極限值。
2)走線到板邊的距離通常情況下需≥2mm,在不能滿足條件的情況下,至少保證不小于20mil。
3)金屬外殼器件下,不允許有過孔、表層走線。
4)盡量為時(shí)鐘信號(hào)、高頻信號(hào)、敏感信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)提供專門的布線層,并保證其較小的回路面積。采用屏蔽和加大安全間距等方法,保證信號(hào)質(zhì)量。
5)電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差,應(yīng)避免布置對(duì)干擾敏感的信號(hào)線。
6)布線盡可能靠近一個(gè)平面,并避免跨分割。若必須跨分割或者無(wú)法靠近電源地平面,這些情況允許在低速信號(hào)線中存在。
7)平面層和布線層分布對(duì)稱,介質(zhì)厚度分布對(duì)稱,過孔跨層保持對(duì)稱。
8)所有信號(hào)線必須倒角,倒角角度為45度,特殊情況除外。 廣州線路板PCB盡可能采用45o的折線布線,不可使用90o折線,以減小高頻信號(hào)的輻射;(要求高的線還要用雙弧線);
高速信號(hào)的完整性主要與阻抗、傳輸線損耗及時(shí)延一致性有關(guān),在接收端能接收到合適的波形及眼圖就可算為信號(hào)完整性得到保證,故高速數(shù)字電路的PCB材料選擇的主要參數(shù)指標(biāo)就是Dk、Df、損耗等。無(wú)論是模擬電路還是數(shù)字電路,PCB材料的介電常數(shù)Dk是材料選用的一個(gè)重要參數(shù),因?yàn)镈k值與應(yīng)用于該材料的實(shí)際電路阻抗值關(guān)系密不可分。當(dāng)PCB材料的Dk值變化時(shí),無(wú)論是隨頻率變化還是隨溫度變化,電路的傳輸線阻抗都會(huì)產(chǎn)生意想不到的變化,進(jìn)而對(duì)高速數(shù)字電路的信號(hào)傳輸性能造成不利的影響。如果PCB材料的Dk對(duì)不同頻率的諧波成分呈現(xiàn)不同值,阻抗也隨之在不同頻率下出現(xiàn)不同的阻值,Dk值和阻抗的非預(yù)期改變,將導(dǎo)致諧波成分產(chǎn)生一定程度的損耗和頻率偏移,會(huì)使高速數(shù)字信號(hào)的模擬諧波成分產(chǎn)生失真,進(jìn)而使信號(hào)的完整性下降。與Dk值密切相關(guān)的色散也是材料的一種特性,Dk值隨頻率變化越小,色散就越小,對(duì)高速數(shù)字電路應(yīng)用就越好。介質(zhì)材料的極化,材料的損耗以及高頻段銅導(dǎo)體的表面粗糙度等各種不同因素都會(huì)引起電路的色散。所以高速材料的Dk值要求穩(wěn)定,在不同頻率段和溫度下,其變化波動(dòng)越小越好。
在布局、布線中如何處理才能保證50M以上信號(hào)的穩(wěn)定性?
高速數(shù)字信號(hào)布線,關(guān)鍵是減小傳輸線對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。因此,100M以上的高速信號(hào)布局時(shí)要求信號(hào)走線盡量短。數(shù)字電路中,高速信號(hào)是用信號(hào)上升延時(shí)間來(lái)界定的。而且,不同種類的信號(hào)(如TTL,GTL,LVTTL),確保信號(hào)質(zhì)量的方法不一樣。
如何解決高速信號(hào)的手工布線和自動(dòng)布線之間的矛盾?
現(xiàn)在較強(qiáng)的布線軟件的自動(dòng)布線器大部分都有設(shè)定約束條件來(lái)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(xiàng)目有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。例如,是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式,能否控制差分對(duì)的走線間距等。這會(huì)影響到自動(dòng)布線出來(lái)的走線方式是否能符合設(shè)計(jì)者的想法。另外,手動(dòng)調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有一定的關(guān)系。例如,走線的推擠能力,過孔的推擠能力,甚至走線對(duì)敷銅的推擠能力等等。所以,選擇一個(gè)繞線引擎能力強(qiáng)的布線器,才是解決之道。 蛇形走線在某些特殊的電路中起到一個(gè)分布參數(shù)的LC濾波器的作用。
關(guān)于阻抗
先來(lái)澄清幾個(gè)概念,我們經(jīng)常會(huì)看到阻抗、特性阻抗、瞬時(shí)阻抗,嚴(yán)格來(lái)講,他們是有區(qū)別的,但是萬(wàn)變不離其宗,它們?nèi)匀皇亲杩沟幕径x:a)將傳輸線始端的輸入阻抗簡(jiǎn)稱為阻抗;b)將信號(hào)隨時(shí)遇到的及時(shí)阻抗稱為瞬時(shí)阻抗;c)如果傳輸線具有恒定不變的瞬時(shí)阻抗,就稱之為傳輸線的特性阻抗。特性阻抗描述了信號(hào)沿傳輸線傳播時(shí)所受到的瞬態(tài)阻抗,這是影響傳輸線電路中信號(hào)完整性的一個(gè)主要因素。如果沒有特殊說(shuō)明,一般用特性阻抗來(lái)統(tǒng)稱傳輸線阻抗。影響特性阻抗的因素有:介電常數(shù)、介質(zhì)厚度、線寬、銅箔厚度。 在信號(hào)換層的過孔附近放置一些接地過孔,以便為信號(hào)提供短距離回路。珠海柔性印刷PCB打樣
法律法規(guī)的適用性等,要與不同國(guó)家環(huán)保法規(guī)相融合,滿足RoHS及無(wú)鹵素等要求。江蘇印刷PCB設(shè)計(jì)
一些高速PCB設(shè)計(jì)的規(guī)則分析
PCB布局設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分遵守沿信號(hào)流向直線放臵的設(shè)計(jì)原則,盡量避免來(lái)回環(huán)繞。
原因分析:避免信號(hào)直接耦合,影響信號(hào)質(zhì)量。
PCB時(shí)鐘頻率超過5MHZ或信號(hào)上升時(shí)間小于5ns,一般需要使用多層板設(shè)計(jì)。
原因分析:這是PCB設(shè)計(jì)中的“55原則”。采用多層板設(shè)計(jì)信號(hào)回路面積能夠得到很好的控制。
多層板中,單板TOP、BOTTOM層盡量無(wú)大于50MHZ的信號(hào)線。
原因分析:比較好將高頻信號(hào)走在兩個(gè)平面層之間,以抑制其對(duì)空間的輻射。 江蘇印刷PCB設(shè)計(jì)
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