PCB設(shè)計(jì)如何解決信號(hào)的完整性問題

PCB設(shè)計(jì)的一些小技巧

1、如何選擇PCB板材？

選擇PCB板材必須在滿足設(shè)計(jì)需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點(diǎn)。設(shè)計(jì)需求包含電氣和機(jī)構(gòu)這兩部分。通常在設(shè)計(jì)非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時(shí)這材質(zhì)問題會(huì)比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì)，在幾個(gè)GHz的頻率時(shí)的介質(zhì)損(dielectricloss)會(huì)對(duì)信號(hào)衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(shù)(dielectricconstant)和介質(zhì)損在所設(shè)計(jì)的頻率是否合用。

2、如何避免高頻干擾？　

避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號(hào)電磁場的干擾，也就是所謂的串?dāng)_(Crosstalk)?？捎美蟾咚傩盘?hào)和模擬信號(hào)之間的距離，或加groundguard/shunttraces在模擬信號(hào)旁邊。還要注意數(shù)字地對(duì)模擬地的噪聲干擾。

3、在高速PCB設(shè)計(jì)中，如何解決信號(hào)的完整性問題？

信號(hào)完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號(hào)源的架構(gòu)和輸出阻抗(outputimpedance)，走線的特性阻抗，負(fù)載端的特性，走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。

4、差分信號(hào)線中間可否加地線？

差分信號(hào)中間一般是不能加地線。因?yàn)椴罘中盘?hào)的應(yīng)用原理最重要的一點(diǎn)便是利用差分信號(hào)間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如fluxcancellation，抗噪聲(noiseimmunity)能力等。若在中間加地線，便會(huì)破壞耦合效應(yīng)。

5、在布時(shí)鐘時(shí)，有必要兩邊加地線屏蔽嗎？　

是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串?dāng)_/EMI情況來決定，而且如對(duì)屏蔽地線的處理不好，有可能反而會(huì)使情況更糟。

6、allegro布線時(shí)出現(xiàn)一截一截的線段（有個(gè)小方框）如何處理？

出現(xiàn)這個(gè)的原因是模塊復(fù)用后，自動(dòng)產(chǎn)生了一個(gè)自動(dòng)命名的group，所以解決這個(gè)問題的關(guān)鍵就是重新打散這個(gè)group，在placementedit狀態(tài)下選擇group然后打散即可。　　

完成這個(gè)命令后，移動(dòng)所有小框的走線敲擊ix00坐標(biāo)即可。

7、如何盡可能的達(dá)到EMC要求，又不致造成太大的成本壓力？　　

PCB板上會(huì)因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強(qiáng)屏蔽效應(yīng)及增加了ferritebead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機(jī)構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個(gè)系統(tǒng)通過EMC的要求。

以下僅就PCB板的設(shè)計(jì)技巧，提供幾個(gè)降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應(yīng)：

1）盡可能選用信號(hào)斜率(slewrate)較慢的器件，以降低信號(hào)所產(chǎn)生的高頻成分?！　?/p>

2）注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對(duì)外的連接器。　　

3）注意高速信號(hào)的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(returncurrentpath)，以減少高頻的反射與輻射?！　?）在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈?a href="http://wenjunhu.com/tags/電容/" target="_blank">電容以緩和電源層和地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計(jì)所需?！　?/p>

5）對(duì)外的連接器附近的地可與地層做適當(dāng)分割，并將連接器的地就近接到chassisground?！　?/p>

6）可適當(dāng)運(yùn)用groundguard/shunttraces在一些特別高速的信號(hào)旁。但要注意guard/shunttraces對(duì)走線特性阻抗的影響?！　?/p>

7）電源層比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離。

8、2G以上高頻PCB設(shè)計(jì)，微帶的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循哪些規(guī)則？　　

射頻微帶線設(shè)計(jì)，需要用三維場分析工具提取傳輸線參數(shù)。所有的規(guī)則應(yīng)該在這個(gè)場提取工具中規(guī)定。

9、PCB板上高速信號(hào)上的AC耦合靠近哪一端效果更好？　　

經(jīng)?？匆姴煌奶幚矸绞?，有靠近接收端的，有靠近發(fā)射端的。我們先看看AC耦合電容的作用，無外乎三點(diǎn)：

①source和sink端DC不同，所以隔直流；

②信號(hào)傳輸時(shí)可能會(huì)串?dāng)_進(jìn)去直流分量，所以隔直流使信號(hào)眼圖更好；

③AC耦合電容還可以提供直流偏壓和過流的保護(hù)。說到底，AC耦合電容的作用就是提供直流偏壓，濾除信號(hào)的直流分量，使信號(hào)關(guān)于0軸對(duì)稱。

那為什么要添加這個(gè)AC耦合電容？當(dāng)然是有好處的，增加AC耦合電容肯定是使兩級(jí)之間更好的通信，可以改善噪聲容限。要知道AC耦合電容一般是高速信號(hào)阻抗不連續(xù)的點(diǎn)，并且會(huì)導(dǎo)致信號(hào)邊沿變得緩慢。

1）一些協(xié)議或者手冊會(huì)提供設(shè)計(jì)要求，我們按照designguideline要求放置?！　?/p>

2）沒有第一條的要求，如果是IC到IC，請(qǐng)靠近接收端放置?！　?/p>

3）如果是IC到連接器，請(qǐng)靠近連接器放置。

10、PCB在出廠時(shí)如何檢查是否達(dá)到了設(shè)計(jì)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(shí)，越來越多的廠家也采用x光測試，檢查蝕刻或?qū)訅簳r(shí)的一些故障。對(duì)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(jì)時(shí)添加ICT測試點(diǎn)。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。

編輯：黃飛

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