高速PCB设计培训资料
高速PCB设计指南

高速PCB设计指南高速PCB设计是电子设计领域中的一个重要分支。
高速PCB设计涉及到比较高的频率信号的传输,如高速数据总线、时钟、控制信号等。
随着电子技术的快速发展,高速PCB设计已经成为一个必要的技能。
本文将为您提供高速PCB设计的基本指南。
一、PCB板布局在进行高速PCB设计时,PCB板布局是非常关键的。
以下是几个需要注意的方面:1. RF电路和敏感板路应该远离高功率板路。
2. 高速数字信号应当互相分离开来,避免信号干扰。
3. 模拟信号路径应该和数字信号路径分离开来。
4. 时钟和数据线需要独立布局,减少相互干扰的影响。
5. 保持合理的板厚度并且保持一致。
6. 尽量减少信号层的数量,这能减少移动信号的时间延迟。
7. 适当加入障碍物物避免辐射的干扰,同时进行地垫。
二、信号完整性高速PCB设计需要考虑信号完整性的问题,保证信号的质量和稳定性。
1. 确定信号的路径。
2. 在尽可能短时间内连接信号。
3. 接口处必须要匹配阻抗。
4. 优化功率地方的供电电路。
5. 在设计时需要考虑信号畸变。
三、布线PCB布线是高速PCB设计中的一个重要环节。
以下是您需要关注的点:1. 在电源附近使用CAP滤波器,同时优化供电地焊盘。
2. 在时钟和数据线路线长领域内布置并优化相应的差分路线。
3. 适当的铺铜层能有效减少层间传输的互联参数。
并在特殊情况下,使用壳体充当屏蔽。
4. 在IO端口上使用自适应阻抗技术。
5. 使用捆绑电线和费正负电平特性电缆。
四、仿真分析在高速PCB设计时,仿真分析是一种非常有效的工具,可以帮助您预测PCB设计的结果并优化开发流程。
1. 使用仿真工具来分析布局的合理性。
2. 使用仿真工具跑完整电路板的分析。
3. 使用时间领域和频域仿真工具,以检测信号时间延迟和频率响应的问题。
4. 使用SPICE仿真工具进行供电电路仿真。
五、技术细节通过这里的技术细节,可以帮助您更好地进行高速PCB设计:1. 在PCB设计时,要留有足够的边距和缓冲区域。
高速PCB设计指南课件

目录高速PCB设计入门概念问答高速PCB设计指南(一)高速PCB设计指南(二)高速PCB设计指南(三)高速PCB设计指南(四)高速PCB设计指南(五)高速PCB设计指南(六)高速PCB设计指南(七)高速PCB设计指南(八)高速PCB布线问题高速PCB板的电源布线设计高速PCB设计心得设计高速电路板的注意事项高速板4层以上布线总结接地技术总结高速印制电路板的设计及布线要点5GHz的高频电路设计技巧高速PCB设计入门概念问答要做高速的PCB设计,首先必须明白下面的一些基本概念,这是基础。
1、什么是电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)?(Electromagnetic Interference),有传导干扰和辐射干扰两种。
传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。
辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。
在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
自从电子系统降噪技术在70年代中期出现以来,主要由于美国联邦通讯委员会在1990年和欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章,这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。
符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。
2、什么是信号完整性(signal integrity)?信号完整性是指信号在信号线上的质量。
信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候,具有所必需达到的电压电平数值。
差的信号完整性不是由某一单一因素导致的,而是板级设计中多种因素共同引起的。
主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、串扰等。
常见信号完整性问题及解决方法问题可能原因解决方法其他解决方法过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱动源直流电压电平不好线上负载过大以交流负载替换直流负载在接收端端接,重新布线或检查地平面过大的串扰线间耦合过大使用上升时间缓慢的发送驱动器使用能提供更大驱动电流的驱动源时延太大传输线距离太长替换或从新部线,检查串行端接使用阻抗匹配的驱动源,变更布线策略振荡阻抗不匹配在发送断串接阻尼电阻3、什么是反射(reflection)?反射就是在传输线上的回波。
高速pcb设计与电路板分析课程讲义3

高速设计分析技术Agenda 课程安排High Speed Trends 高速设计趋势y gSynchronous Design 同步系统设计Source Synchronous Design 源同步系统设计-DDR2-DDR3Serial Link Design 高速串行设计-Interconnect consideration 互连考虑I t t id ti-Technologies 设计技术-8b/10b Encoding 8b/10b编码Trend towards serial connectivity向串行连接发展高速电路设计趋势Parallel I/O − Common Clock并行IO –共同时钟系统Pre-layout simulation for design exploration and post-layout simulation for verification可以通过SI前后仿真进行设计•Signal timing 信号时序•Signal noise 信号噪声•Undershoot and overshoot 过冲Parallel I/O − Common Clock (继续) 并行IO –共同时钟Increase data pin counts How to increase data rate? 如何提高数据速率Increase data pin counts 增加管脚Increase bus clock frequency 增加时钟频率But…… 但是……•Increase data pin counts − it’s more hard for PCB design(need more space for trace breakout, routing…..) 增加管脚造成PCB 设计困难•Increase clock frequency − it will reduce timing margin,destroy signal integrity (due to multi-drop top.), restrict data trace length, increase EMI…增加时钟频率使得时序紧张, 信号完整性问题突出, 走线线长约束严格, 电磁辐射增加…Parallel I/O − Source Synchronous并行I/O –源同步系统Provide guidelines for physical layout by sweeping the solution space 可以通过参数扫描分析确定电气约束Measurements for voltage and time specifications and worst case Measurements for voltage and time specifications and worst case report 得到最坏情况下的信号质量和时序要求Bus timing analysis 总线时序分析•Slew rate prorating/derating for Setup/Hold Time compensations (DDR2) 考虑边沿速率造成的的建立保持时间的补偿(DDR2)Increase bus clock frequency Parallel I/O − Source Synchronous (继续)并行I/O –源同步系统How to increase data rate? 如何提高数据速率Increase bus clock frequency 增加时钟频率From single strobe to dual strobe 采用读写数据采样时钟From single end strobe to differential strobe signaling 采用差分时钟•Increase bus clock frequency − there is no theoretical limit on bus clock frequency, but higher clock frequency will cause signal integrity depredation(due to multi ‐drop top.) But…… 但是……p (p p )增加时钟频率使得信号完整性问题突出…•From single strobe to differential strobe − for less timing margin while design migrates to high speed, differential strobe will increase valid timing window采用差分时钟提高速率但是因为速率提高, 时序参数更为紧张Parallel I/O -Integrating SI with Timing 并行接口分析–综合考虑SI 和时序Multiple TopologiesWaveformandSolution SpaceTiming Equation Signal Integrity and Timing Analysis integrated to one solution 信号完整性和时序分析组成一个完整的解决方案Vin_AC_HighVin_DC_HighVrefVin_DC_LowVin_AC_Low “Sim Start time” normalizedSerial I/O 串行I/OInterconnect loss of the channel (entire signal path) 考虑互连损耗Jitter controlled is required due to CDR 控制抖动Modeling complex drivers and receivers 需要更复杂的器件模型 Stress test the design with LARGE bit streams 要分析大量数据位传输S-parameter simulation (Time domain & Frequency Domain) S-参数分析, 时域和频域分析Agenda 课程安排High Speed Trends 高速设计趋势y gSynchronous Design 同步系统设计Source Synchronous Design 源同步系统设计-DDR2-DDR3Serial Link Design 高速串行设计-Interconnect consideration 互连考虑I t t id ti-Technologies 设计技术-8b/10b Encoding 8b/10b编码Synchronous Design 同步设计系统Sometimes called “Common Clock” 又叫共同时钟系统Clocks are distributed from a central point to all of the loads. 时钟信号由同一时钟源发送Max operating frequency is a function of Tco, Tpd, Setup, Hold, and M ti f i f ti f T T d S t H ld d Clock Skew最大工作频率由缓冲延时,传输延时,建立,保持时间和时钟偏移决定Synchronous Data Transfer 数据传输方式Clock 14HoldDriverT coFlight Time Setup23D0 D1 D2D0 D1 D2Driving ReceivingSynchronous Timing Terminology时序参数Cycle Time (Tcycle)时钟周期Clock Skew时钟偏移Cycle 1Cycle 2 Clock to Output (Tco)时钟输出延时Clock JitterSynchronous Timing Terminology (继续)时序参数Interconnect Delay (Tpd)互连传输延时Positive Interconnect Delay (Tpd)Negative Interconnect Delay (Tpd)Defining Tco Tco 定义Tco = time from clock rise to Vmeas into test load从时钟边沿进入器件到数据从器件输出有效的时间(数据输出接测试负载)DinClockOutput BufferInternal LogicClock rises t = 0V measT R L = 50 ΩTcoLoad for Tco measurement (from databook)Components of Tco Tco的组成ClockI t lClockDinOutputBufferInternalLogicR L= 50 Ωrisest = 0V measTcoInternal delay = from clock rise to the point where the output begins to switch内部逻辑时延External (buffer) delay = how long the buffer takes to drive the reference load to V meas缓冲器时延Clock Jitter 时钟抖动Clock Clock Jitter occurs when the clock period varies from one period to the nextDriverCycle 1Cycle 2one period to the next 考虑周期差抖动•Usually caused by PLLinstability in the clockdriver 通常由锁相环引起 Jitter increases / decreases the clock periodthe clock period,decreasing the effective clock cycle 抖动减小有效时钟周期Clock Skew 时钟偏斜Clock Driver t = 0Occurs when differentdevices see the clocktransition at differenttimesD0D0t = 1t = 2时钟到达不同器件的时延Increases / decreasesthe apparent clockcycle. Depending onwhich devices aredriving / receivingD1D2D1D2g g根据驱动接收不同变化Reduces the effectiveclock cycle 减小有效时钟周期内部偏斜和外部偏斜•时钟驱动器造成内部偏斜•而PCB布线和设计以及外部环境引起的偏斜被称为外C部偏斜tSKEW_INTRINSIC = 器件引起的偏斜tSKEW_EXTRINSIC = PCB + 布线+工作环境引起的偏斜tSKEW = tSKEW_INTRINSIC + tSKEW_EXTRINSIC内部偏斜-输出偏斜(tSK)•单一器件的指定输出之间的偏斜(JEDEC)•输出偏斜也称为引脚到引脚的偏斜。
PCB设计与工艺规范培训课件(PPT 96张)

主要内容
PCBA制造工艺 PCB基板板材要求 PCB布局要求 PCB走线要求 电源和地线(层)设计 PCB字符、丝印及相关层(Layer)规定 PCB拼版要求 PCB工艺边设计 贴片器件标准化的要求 波峰焊的标准化要求 自动插件(AI)要求 手插件标准化要求 ICT测试点设计要求
PCB字符、丝印及相关层规定
接线端子(比如插座、排线、程序烧录座等), 需用合适大小字符标示出电源、地及其它相关功 能名,以便于软硬件调试及产品测试。 PCB上同类型插座两个或以上如有不同颜色,需 标示出相应颜色英文或汉字字符,以方便生产及 产品组装。
PCB字符、丝印及相关层规定
PCB设计中相关层(Layer)规定: Mechanical1(机械1层)规定为板框外形层,用 于除开孔焊盘、过孔开孔外的所有PCB的开孔或 开槽及板框确定,PCB的板框尺寸标注也可放于 此层;Mechanical2、3(机械2、3层)用于辅助 定位,比如按键、LED灯等对位置有要求的器件 ;Mechanical4(机械4层)用于铜箔开破锡槽; Keep-Out Layer为禁止布线层,用于禁止区域内 走线或敷铜,严禁用于PCB板框外形。Drill Drawing为钻孔图形标注层,用于输出PDF文件 时用图形标注各钻孔孔径,孔径图形标注( .Legend)需放置在板框外合理位置,使其输出 PDF文件时孔径信息不被拼板板框层覆盖。
PCBA制造工艺
THT和SMT工艺 THT:通孔插装技术(Through Hole Technology) SMT:表面贴装技术(Surface Mounted Technology) SMT典型工艺 波峰焊工艺 回流焊工艺
SMT典型工艺
锡膏印刷 目前多采用模板印刷方式 点胶 适用于波峰焊的SMD器件、双面回流焊的大重 量器件 对于standoff较大的元件,可能造成掉件。 贴片工艺 基板处理系统:传送基板,定位 贴片头:真空拾放元件 供料系统 元件对中系统
高速PCB设计培训资料

高速PCB设计指南之一第一篇PCB布线在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的, 在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。
PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。
布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前, 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。
一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。
并试着重新再布线,以改进总体效果。
ﻭ对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了, 它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。
ﻭ1 电源、地线的处理ﻭ既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。
所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。
ﻭ对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述:(1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
ﻭ(2)、尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mmﻭ对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) ﻭ(3)、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。
高速PCB设计原理和技术PPT课件

➢ 过冲和下冲的后果: 过分的过冲能够引起保护二极管工作,导致其过早地失效;过分的下冲
能够引起假的时钟或数据错误(误操作)。
Philips and Neusoft Medical Systems Co., Ltd. ., Ltd.
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Ltd.
高速PCB设计原理和技术
PCB设计原理和技术
2009.8.13
Philips and Neusoft Medical Systems Co., Ltd. ., Ltd.
., Ltd.
., Ltd.
., Ltd.
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1
Ltd.
高速PCB设计原理和技术
交流内容:
1. 基本概念 2. 信号完整性分析及解决方法 3. 电源完整性分析及解决方法 4. 传输线理论及特征阻抗控制 5. 反射理论及端接技术 6. PCB的叠层结构设计 7. 电磁兼容设计 8. PCB设计仿真 9. 高速电路设计经验分享
会导致地弹的增大。
➢ 地平面回流噪声: 是指由于地电平面(包括电源和地)分割,例如地层被分割为数字地、模拟地、屏蔽
地等,当数字信号走到模拟地线区域时,在地平面产生的回流噪声。
在多电压PCB设计中,地电平面的反弹噪声和回流噪声需要特别关心。
Philips and Neusoft Medical Systems Co., Ltd. ., Ltd.
串扰只发生在Aggressor的上升或下降沿
➢ 影响串扰的因素: PCB板层的参数(厚度,介电常数)等、信号线间距、线端接方式等 。
Philips and Neusoft Medical Systems Co., Ltd. ., Ltd.
PCB及其设计技巧培训课件

PCB及其设计技巧培训课件1. 介绍PCB(Printed Circuit Board)是电子产品中不可或缺的组成部分之一。
它具有导电路径、支撑和固定电子元器件的功能,为电子产品的正常工作提供了基础支持。
本课程将介绍PCB的基本概念和设计技巧,帮助学习者掌握PCB的设计和制造。
2. PCB的基本概念2.1 PCB的定义和用途PCB是一种由导电材料制成的薄板,上面印刷有电子元器件的电路图样。
它通过插装或焊接方式安装在电子产品上,实现电路的连接和功能完成。
2.2 PCB的结构PCB通常由基板、导线、元器件和焊接接点等部分组成。
基板是主体部分,由绝缘材料制成,用于支撑和固定电子元器件。
导线是上面的导电层,用于连接电子元器件之间的电路,传递信号和电力。
元器件是安装在PCB上的电子元件,如电阻、电容、集成电路等。
焊接接点是通过焊接方式将元器件和导线固定在基板上。
3. PCB设计技巧3.1 PCB设计流程PCB设计一般包括以下几个步骤:•确定电路功能和性能要求•制定PCB设计规范和要求•绘制电路原理图•进行PCB布局设计•进行PCB走线设计•进行PCB封装库的设计和使用•完成PCB设计并进行验证3.2 PCB布局设计技巧•合理布局电子元件和电路板。
根据电路功能和布局要求,合理安排和分布元器件,减少信号干扰,提高电路性能。
•注意电路板大小和形状。
根据实际应用需求确定电路板大小和形状,减少浪费和成本。
•合理安置电源和地线。
将电源和地线的布局优化,减少干扰和电流回路问题。
•避免信号干扰。
合理安排电路布局和信号线走向,尽量减少信号干扰。
3.3 PCB走线设计技巧•保持信号完整性。
根据信号的性质和传输要求,选择合适的信号线宽度、层次和走线方式,保持信号的完整性。
•避免信号干扰。
合理安排信号线走向,尽量避免信号线之间和信号线与电源线、地线之间的干扰。
•控制电磁兼容性。
采用合适的层次和走线方式,降低电磁辐射和敏感性。
•考虑PCB制造工艺。
高速PCB设计与电磁兼容培训

高速PCB设计与电磁兼容培训【课程概述】随着集成电路的工作速度不断提高,电路的复杂性不断增加,多层板和高密度电路板的出现等等都对PCB板级设计提出了更新更高的要求。
尤其是半导体技术的飞速发展,数字器件复杂度越来越高,门电路的规模达到成千上万甚至上百万,现在一个芯片可以完成过去整个电路板的功能,从而使相同的PCB上可以容纳更多的功能。
PCB已不仅仅是支撑电子元器件的平台,而变成了一个高性能的系统结构。
这样,信号完整性EMC在PCB板级设计中成为了一个必须考虑的一个问题。
传统的PCB板的设计依次经过电路设计、版图设计、PCB制作等工序,而PCB的性能只有通过一系列仪器测试电路板原型来评定。
如果不能满足性能的要求,上述的过程就需要经过多次的重复,尤其是有些问题往往很难将其量化,反复多次就不可避免。
这些在当前激烈的市场竞争面前,无论是设计时间、设计的成本还是设计的复杂程度上都无法满足要求。
在现在的PCB板级设计中采用电路板级仿真已经成为必然。
基于信号完整性的PCB仿真设计就是根据完整的仿真模型通过对信号完整性的计算分析得出设计的解空间,然后在此基础上完成PCB 设计,最后对设计进行验证是否满足预计的信号完整性要求。
如果不能满足要求就需要修改版图设计。
与传统的PCB板的设计相比既缩短了设计周期,又降低了设计成本。
【主办单位】中国电子标准协会【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司一款好的PCB设计,可以给生产带来便利并节约成本。
而设计好的PCB并不是拿到板厂就可以生产加工的,前期的PCB资料处理决定着对此产品研发、成本和品质控制,因此需要PCB设计人员在熟悉掌握相关软件应用的基础上,还要了解流程、工艺和PCB板高速信号完整性、抗干扰设计及电磁兼容培训等相关的知识。
不重视PCB的设计往往会对公司造成极大的损失,重复的改板,影响了产品推向市场的时间,增加了研发投入,降低了产品的质量和竞争力,增加了售后服务,甚至造成整个项目投资的失败。
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高速PCB设计指南之一第一篇PCB布线在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的,在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。
PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。
布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。
一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。
并试着重新再布线,以改进总体效果。
对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。
1 电源、地线的处理既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。
所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。
对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述:(1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
(2)、尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)(3)、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。
或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
2 数字电路与模拟电路的共地处理现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。
因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。
数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。
数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。
也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
3 信号线布在电(地)层上在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。
首先应考虑用电源层,其次才是地层。
因为最好是保留地层的完整性。
4 大面积导体中连接腿的处理在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。
②容易造成虚焊点。
所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。
多层板的接电(地)层腿的处理相同。
5 布线中网络系统的作用在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。
网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。
而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。
网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。
所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。
标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6 设计规则检查(DRC)布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面:(1)、线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。
(2)、电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
(3)、对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
(4)、模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。
(5)后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。
(6)对一些不理想的线形进行修改。
(7)、在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。
(8)、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。
第二篇PCB布局在设计中,布局是一个重要的环节。
布局结果的好坏将直接影响布线的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB设计成功的第一步。
布局的方式分两种,一种是交互式布局,另一种是自动布局,一般是在自动布局的基础上用交互式布局进行调整,在布局时还可根据走线的情况对门电路进行再分配,将两个门电路进行交换,使其成为便于布线的最佳布局。
在布局完成后,还可对设计文件及有关信息进行返回标注于原理图,使得PCB板中的有关信息与原理图相一致,以便在今后的建档、更改设计能同步起来, 同时对模拟的有关信息进行更新,使得能对电路的电气性能及功能进行板级验证。
--考虑整体美观一个产品的成功与否,一是要注重内在质量,二是兼顾整体的美观,两者都较完美才能认为该产品是成功的。
在一个PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉。
--布局的检查印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符?能否符合PCB制造工艺要求?有无定位标记?元件在二维、三维空间上有无冲突?元件布局是否疏密有序,排列整齐?是否全部布完?需经常更换的元件能否方便的更换?插件板插入设备是否方便?热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离?调整可调元件是否方便?在需要散热的地方,装了散热器没有?空气流是否通畅?信号流程是否顺畅且互连最短?插头、插座等与机械设计是否矛盾?线路的干扰问题是否有所考虑?第三篇高速PCB设计(一)、电子系统设计所面临的挑战随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高,电子系统设计师们正在从事100MHZ以上的电路设计,总线的工作频率也已经达到或者超过50MHZ,有的甚至超过100MHZ。
目前约50% 的设计的时钟频率超过50MHz,将近20% 的设计主频超过120MHz。
当系统工作在50MHz时,将产生传输线效应和信号的完整性问题;而当系统时钟达到120MHz时,除非使用高速电路设计知识,否则基于传统方法设计的PCB将无法工作。
因此,高速电路设计技术已经成为电子系统设计师必须采取的设计手段。
只有通过使用高速电路设计师的设计技术,才能实现设计过程的可控性。
(二)、什么是高速电路通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ,而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量(比如说1/3),就称为高速电路。
实际上,信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高,是信号快速变化的上升沿与下降沿(或称信号的跳变)引发了信号传输的非预期结果。
因此,通常约定如果线传播延时大于1/2数字信号驱动端的上升时间,则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应。
信号的传递发生在信号状态改变的瞬间,如上升或下降时间。
信号从驱动端到接收端经过一段固定的时间,如果传输时间小于1/2的上升或下降时间,那么来自接收端的反射信号将在信号改变状态之前到达驱动端。
反之,反射信号将在信号改变状态之后到达驱动端。
如果反射信号很强,叠加的波形就有可能会改变逻辑状态。
(三)、高速信号的确定上面我们定义了传输线效应发生的前提条件,但是如何得知线延时是否大于1/2驱动端的信号上升时间?一般地,信号上升时间的典型值可通过器件手册给出,而信号的传播时间在PCB设计中由实际布线长度决定。
下图为信号上升时间和允许的布线长度(延时)的对应关系。
PCB 板上每单位英寸的延时为0.167ns.。
但是,如果过孔多,器件管脚多,网线上设置的约束多,延时将增大。
通常高速逻辑器件的信号上升时间大约为0.2ns。
如果板上有GaAs芯片,则最大布线长度为7.62mm。
设Tr 为信号上升时间,Tpd 为信号线传播延时。
如果Tr≥4Tpd,信号落在安全区域。
如果2Tpd≥Tr≥4Tpd,信号落在不确定区域。
如果Tr≤2Tpd,信号落在问题区域。
对于落在不确定区域及问题区域的信号,应该使用高速布线方法。
(四)、什么是传输线PCB板上的走线可等效为下图所示的串联和并联的电容、电阻和电感结构。
串联电阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot,因为绝缘层的缘故,并联电阻阻值通常很高。
将寄生电阻、电容和电感加到实际的PCB连线中之后,连线上的最终阻抗称为特征阻抗Zo。
线径越宽,距电源/地越近,或隔离层的介电常数越高,特征阻抗就越小。
如果传输线和接收端的阻抗不匹配,那么输出的电流信号和信号最终的稳定状态将不同,这就引起信号在接收端产生反射,这个反射信号将传回信号发射端并再次反射回来。
随着能量的减弱反射信号的幅度将减小,直到信号的电压和电流达到稳定。
这种效应被称为振荡,信号的振荡在信号的上升沿和下降沿经常可以看到。
(五)、传输线效应基于上述定义的传输线模型,归纳起来,传输线会对整个电路设计带来以下效应。
·反射信号Reflected signals·延时和时序错误Delay & Timing errors·多次跨越逻辑电平门限错误False Switching·过冲与下冲Overshoot/Undershoot·串扰Induced Noise (or crosstalk)·电磁辐射EMI radiation5.1 反射信号如果一根走线没有被正确终结(终端匹配),那么来自于驱动端的信号脉冲在接收端被反射,从而引发不预期效应,使信号轮廓失真。