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PCB設(shè)計(jì)技巧百問(wèn)(四)
PCB設(shè)計(jì)技巧百問(wèn)(四)
 更新時(shí)間:2009-7-28 16:20:58  點(diǎn)擊數(shù):0
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76、頻率30M 以上的PCB,布線時(shí)使用自動(dòng)布線還是手動(dòng)布線;布線的軟件功能都一樣嗎?
是否高速信號(hào)是依據(jù)信號(hào)上升沿而不是絕對(duì)頻率或速度。自動(dòng)或手動(dòng)布線要看軟件布線功能的支持,有些布線手工可能會(huì)優(yōu)于自動(dòng)布線,但有些布線,例如查分布線,總線時(shí)延補(bǔ)償布線,自動(dòng)布線的效果和效率會(huì)遠(yuǎn)高于手工布線。一般 PCB 基材主要由樹(shù)脂和玻璃絲布混合構(gòu)成,由于比例不同,介電常數(shù)和厚度都不同。一般樹(shù)脂含量高的,介電常數(shù)越小,可以更薄。具體參數(shù),可以向PCB 生產(chǎn)廠家咨詢。另外,隨著新工藝出現(xiàn),還有一些特殊材質(zhì)的PCB 板提供給諸如超厚背板或低損耗射頻板需要。
77、在PCB 設(shè)計(jì)中,通常將地線又分為保護(hù)地和信號(hào)地;電源地又分為數(shù)字地和模擬地,為什么要對(duì)地線進(jìn)行劃分?
劃分地的目的主要是出于EMC 的考慮,擔(dān)心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會(huì)對(duì)其他信號(hào),特別是模擬信號(hào)通過(guò)傳導(dǎo)途徑有干擾。至于信號(hào)的和保護(hù)地的劃分,是因?yàn)镋MC 中ESD 靜放電的考慮,類似于我們生活中避雷針接地的作用。無(wú)論怎樣分,最終的大地只有一個(gè)。只是噪聲瀉放途徑不同而已。
78、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(lái)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。
79、布不同頻率的時(shí)鐘線時(shí)有什么相應(yīng)的對(duì)策?
對(duì)時(shí)鐘線的布線,最好是進(jìn)行信號(hào)完整性分析,制定相應(yīng)的布線規(guī)則,并根據(jù)這些規(guī)則來(lái)進(jìn)行布線。
80、PCB 單層板手工布線時(shí),是放在頂層還是底層?
如果是頂層放器件,底層布線。
81、PCB 單層板手工布線時(shí),跳線要如何表示?
跳線是PCB 設(shè)計(jì)中特別的器件,只有兩個(gè)焊盤(pán),距離可以定長(zhǎng)的,也可以是可變長(zhǎng)度的。手工布線時(shí)可根據(jù)需要添加。板上會(huì)有直連線表示,料單中也會(huì)出現(xiàn)。
82、假設(shè)一片4 層板,中間兩層是VCC 和GND,走線從top 到bottom,從BOTTOM SIDE流到TOP SIDE 的回流路徑是經(jīng)這個(gè)信號(hào)的VIA 還是POWER?
過(guò)孔上信號(hào)的回流路徑現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)明確的說(shuō)法,一般認(rèn)為回流信號(hào)會(huì)從周圍最近的接地或接電源的過(guò)孔處回流。一般EDA 工具在仿真時(shí)都把過(guò)孔當(dāng)作一個(gè)固定集總參數(shù)的RLC 網(wǎng)絡(luò)處理,事實(shí)上是取一個(gè)最壞情況的估計(jì)。
83、“進(jìn)行信號(hào)完整性分析,制定相應(yīng)的布線規(guī)則,并根據(jù)這些規(guī)則來(lái)進(jìn)行布線”,此句如何理解?
前仿真分析,可以得到一系列實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性的布局、布線策略。通常這些策略會(huì)轉(zhuǎn)化成一些物理規(guī)則,約束PCB 的布局和布線。通常的規(guī)則有拓?fù)湟?guī)則,長(zhǎng)度規(guī)則,阻抗規(guī)則,并行間距和并行長(zhǎng)度規(guī)則等等。PCB 工具可以在這些約束下,完成布線。當(dāng)然,完成的效果如何,還需要經(jīng)過(guò)后仿真驗(yàn)證才知道。
此外,Mentor 提供的ICX 支持互聯(lián)綜合,一邊布線,一邊仿真,實(shí)現(xiàn)一次通過(guò)。
84、怎樣選擇PCB 的軟件?
選擇PCB 的軟件,根據(jù)自己的需求。市面提供的高級(jí)軟件很多,關(guān)鍵看看是否適合您設(shè)計(jì)能力,設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)約束的要求。刀快了好上手,太快會(huì)傷手。找個(gè)EDA 廠商,請(qǐng)過(guò)去做個(gè)產(chǎn)品介紹,大家坐下來(lái)聊聊,不管買不買,都會(huì)有收獲。
85、關(guān)于碎銅、浮銅的概念該怎么理解呢?
從PCB 加工角度,一般將面積小于某個(gè)單位面積的銅箔叫碎銅,這些太小面積的銅箔會(huì)在加工時(shí),由于蝕刻誤差導(dǎo)致問(wèn)題。從電氣角度來(lái)講,將沒(méi)有合任何直流網(wǎng)絡(luò)連結(jié)的銅箔叫浮銅,浮銅會(huì)由于周圍信號(hào)影響,產(chǎn)生天線效應(yīng)。浮銅可能會(huì)是碎銅,也可能是大面積的銅箔。
86、近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_與信號(hào)的頻率和信號(hào)的上升時(shí)間是否有關(guān)系?是否會(huì)隨著它們變化
而變化?如果有關(guān)系,能否有公式說(shuō)明它們之間的關(guān)系?
應(yīng)該說(shuō)侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)造成的串?dāng)_與信號(hào)變化沿有關(guān),變化越快,引起的串?dāng)_越大,(V=L*di/dt)。串?dāng)_對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)上數(shù)字信號(hào)的判決影響則與信號(hào)頻率有關(guān),頻率越快,影響越大。詳情請(qǐng)參閱相關(guān)鏈接:
http://www.eetchina.com/ARTICLES/2004MAY/1/2004MAY10_BD_NTFORUM01.HTM
http://www.eetchina.com/ART_8800305640_617681,617683.HTM.b8400e4b
87、在PROTEL 中如何畫(huà)綁定IC?
http://www.eetchina.com/DG/eec_dg_free_reply.php?disc_grp_id=10004&topic_id=1000006921
具體講,在PCB 中使用機(jī)械層畫(huà)邦定圖,IC 襯底襯根據(jù)IC SPEC.決定接vccgndfloat,用機(jī)械層print bonding drawing 即可。
88、用PROTEL 繪制原理圖,制板時(shí)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)表始終有錯(cuò),無(wú)法自動(dòng)產(chǎn)生PCB 板,原因
是什么?
http://www.eetchina.com/DG/eec_dg_free_reply.php?disc_grp_id=10004&topic_id=1000002221
可以根據(jù)原理圖對(duì)生成的網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)行手工編輯, 檢查通過(guò)后即可自動(dòng)布線。用制板軟件自動(dòng)布局和布線的板面都不十分理想。網(wǎng)絡(luò)表錯(cuò)誤可能是沒(méi)有指定原理圖中元件封裝;也可能是布電路板的庫(kù)中沒(méi)有包含指定原理圖中全部元件封裝。如果是單面板就不要用自動(dòng)布線,雙面板就可以用自動(dòng)布線。也可以對(duì)電源和重要的信號(hào)線手動(dòng),其他的自動(dòng)。
89、PCB 與PCB 的連接,通?拷硬邋兘鸹蜚y的“手指”實(shí)現(xiàn),如果“手指”與插座間接觸不良怎么辦?
http://www.eetchina.com/DG/eec_dg_free_reply.php?disc_grp_id=10007&topic_id=1000006877
如果是清潔問(wèn)題,可用專用的電器觸點(diǎn)清潔劑清洗,或用寫(xiě)字用的橡皮擦清潔PCB。還要考慮1、金手指是否太薄,焊盤(pán)是否和插座不吻合;2、插座是否進(jìn)了松香水或雜質(zhì);3、插座的質(zhì)量是否可靠。
90、如何用powerPCB 設(shè)定4 層板的層?
http://www.eetchina.com/DG/eec_dg_free_reply.php?disc_grp_id=10004&topic_id=1000006458
可以將層定義設(shè)為
1:no plane+ component(top route)
2:cam plane 或split/mixed (GND)
3:cam plane 或split/mixed (power)
4:no plane+component(如果單面放元件可以定義為no plane+route)
注意:
cam plane 生成電源和地層是負(fù)片,并且不能在該層走線,而split/mixed 生成的是正片,而且該層可以作為電源或地,也可以在該層走線(部推薦在電源層和地層走線,因?yàn)檫@樣會(huì)破壞該層的完整性, 可能造成EMI 的問(wèn)題) 。將電源網(wǎng)絡(luò)(如3.3V,5V 等)在2 層的assign 中由左邊列表添加到右邊列表,這樣就完成了層定義
91、PCB 中各層的含義是什么?
http://www.eetchina.com/DG/eec_dg_free_reply.php?disc_grp_id=10004&topic_id=1000006038
Mechanical 機(jī)械層:定義整個(gè)PCB 板的外觀,即整個(gè)PCB 板的外形結(jié)構(gòu)。
Keepoutlayer 禁止布線層:定義在布電氣特性的銅一側(cè)的邊界。也就是說(shuō)先定義了禁止布線層后,在以后的布過(guò)程中,所布的具有電氣特性的線不可以超出禁止布線層的邊界。
Topoverlay 頂層絲印層 & Bottomoverlay 底層絲印層:定義頂層和底的絲印字符,就是一般在PCB 板上看到的元件編號(hào)和一些字符。
Toppaste 頂層焊盤(pán)層 & Bottompaste 底層焊盤(pán)層:指我們可以看到的露在外面的銅鉑。
Topsolder 頂層阻焊層 & Bottomsolder 底層阻焊層:與toppaste 和bottompaste 兩層相反,是要蓋綠油的層。
Drillguide 過(guò)孔引導(dǎo)層:
Drilldrawing 過(guò)孔鉆孔層:
Multiplayer 多層:指PCB 板的所有層。
92、在高速PCB 中,VIA 可以減少很大的回流路徑,但有的又說(shuō)情愿彎一下也不要打VIA,應(yīng)該如何取舍?
分析RF 電路的回流路徑,與高速數(shù)字電路中信號(hào)回流還不太一樣。首先,二者有共同點(diǎn),都是分布參數(shù)電路,都是應(yīng)用maxwell 方程計(jì)算電路的特性。
然而,射頻電路是模擬電路,有電路中電壓V=V(t),電流I=I(t)兩個(gè)變量都需要進(jìn)行控制,而數(shù)字電路只關(guān)注信號(hào)電壓的變化V=V(t)。因此,在RF 布線中,除了考慮信號(hào)回流外,還需要考慮布線對(duì)電流的影響。即打彎布線和過(guò)孔對(duì)信號(hào)電流有沒(méi)有影響。
此外,大多數(shù)RF 板都是單面或雙面PCB,并沒(méi)有完整的平面層,回流路徑分布在信號(hào)周圍各個(gè)地和電源上,仿真時(shí)需要使用3D 場(chǎng)提取工具分析,這時(shí)候打彎布線和過(guò)孔的回流需要具體分析;高速數(shù)字電路分析一般只處理有完整平面層的多層PCB,使用2D 場(chǎng)提取分析,只考慮在相鄰平面的信號(hào)回流,過(guò)孔只作為一個(gè)集總參數(shù)的R-L-C 處理。
93、在設(shè)計(jì)PCB 板時(shí),有如下兩個(gè)疊層方案:
疊層1
》信號(hào)
》地
》信號(hào)
》電源+1.5V
》信號(hào)
》電源+2.5V
》信號(hào)
》電源+1.25V
》電源+1.2V
》信號(hào)
》電源+3.3V
》信號(hào)
》電源+1.8V
》信號(hào)
》地
》信號(hào)
疊層2
》信號(hào)
》地
》信號(hào)
》電源+1.5V
》信號(hào)
》地
》信號(hào)
》電源+1.25V +1.8V
》電源+2.5V +1.2V
》信號(hào)
》地
》信號(hào)
》電源+3.3V
》信號(hào)
》地
》信號(hào)
哪一種疊層順序比較優(yōu)選?對(duì)于疊層2,中間的兩個(gè)分割電源層是否會(huì)對(duì)相鄰的信號(hào)層產(chǎn)生影響?這兩個(gè)信號(hào)層已經(jīng)有地平面給信號(hào)作為回流路徑。
應(yīng)該說(shuō)兩種層疊各有好處。第一種保證了平面層的完整,第二種增加了地層數(shù)目,有效降低了電源平面的阻抗,對(duì)抑制系統(tǒng)EMI 有好處。
理論上講,電源平面和地平面對(duì)于交流信號(hào)是等效的。但實(shí)際上,地平面具有比電源平面更好的交流阻抗,信號(hào)優(yōu)選地平面作為回流平面。但是由于層疊厚度因素的影響,例如信號(hào)和電源層間介質(zhì)厚度小于與地之間的介質(zhì)厚度,第二種層疊中跨分割的信號(hào)同樣在電源分隔處存在信號(hào)回流不完整的問(wèn)題。
94、當(dāng)信號(hào)跨電源分割時(shí),是否表示對(duì)該信號(hào)而言,該電源平面的交流阻抗大?此時(shí),如果該信號(hào)層還有地平面與其相鄰,即使信號(hào)和電源層間介質(zhì)厚度小于與地之間的介質(zhì)厚度,信號(hào)是否也會(huì)選擇地平面作為回流路徑?
沒(méi)錯(cuò),這種說(shuō)法是對(duì)的,根據(jù)阻抗計(jì)算公式,Z=squa(L/C), 在分隔處,C 變小,Z 增大。當(dāng)然此處,信號(hào)還與地層相鄰,C 比較大,Z 較小,信號(hào)優(yōu)先從完整的地平面上回流。但是,不可避免會(huì)在分隔處產(chǎn)生阻抗不連續(xù)。
95、在使用protel 99se 軟件設(shè)計(jì),處理器的是89C51,晶振12MHZ 系統(tǒng)中還有一個(gè)40KHZ的超聲波信號(hào)和800hz 的音頻信號(hào),此時(shí)如何設(shè)計(jì)PCB 才能提供高抗干擾能力?對(duì)于89C51 等單片機(jī)而言,多大的信號(hào)的時(shí)候能夠影響89C51的正常工作?除了拉大兩者之間的距離之外,還有沒(méi)有其他的技巧來(lái)提高系統(tǒng)抗干擾的能力?
PCB 設(shè)計(jì)提供高抗干擾能力,當(dāng)然需要盡量降低干擾源信號(hào)的信號(hào)變化沿速率,具體多高頻率的信號(hào),要看干擾信號(hào)是那種電平,PCB 布線多長(zhǎng)。除了拉開(kāi)間距外,通過(guò)匹配或拓?fù)浣鉀Q干擾信號(hào)的反射,過(guò)沖等問(wèn)題,也可以有效降低信號(hào)干擾。
96、請(qǐng)問(wèn)焊盤(pán)對(duì)高速信號(hào)有什么影響?
一個(gè)很好的問(wèn)題。焊盤(pán)對(duì)高速信號(hào)有的影響,它的影響類似器件的封裝對(duì)器件的影響上。詳細(xì)的分析,信號(hào)從IC 內(nèi)出來(lái)以后,經(jīng)過(guò)綁定線,管腳,封裝外殼,焊盤(pán),焊錫到達(dá)傳輸線,這個(gè)過(guò)程中的所有關(guān)節(jié)都會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。但是實(shí)際分析時(shí),很難給出焊盤(pán)、焊錫加上管腳的具體參數(shù)。所以一般就用IBIS 模型中的封裝的參數(shù)將他們都概括了,當(dāng)然這樣的分析在較低的頻率上分析是可以接收的,對(duì)于更高頻率信號(hào)更高精度仿真,就不夠精確了,F(xiàn)在的一個(gè)趨勢(shì)是用IBIS 的V-I、V-T 曲線描述buffer 特性,用SPICE 模型描述封裝參數(shù)。當(dāng)然,在IC 設(shè)計(jì)當(dāng)中,也有信號(hào)完整性問(wèn)題,在封裝選擇和管腳分配上也考慮了這些因素對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。
97、自動(dòng)浮銅后,浮銅會(huì)根據(jù)板子上面器件的位置和走線布局來(lái)填充空白處,但這樣就會(huì)形成很多的小于等于90 度的尖角和毛刺(比如一個(gè)多腳芯片各個(gè)管腳之間會(huì)有很多相對(duì)的尖角浮銅),在高壓測(cè)試時(shí)候會(huì)放電,無(wú)法通過(guò)高壓測(cè)試,不知除了自動(dòng)浮銅后通過(guò)人工一點(diǎn)一點(diǎn)修正去除這些尖角和毛刺外有沒(méi)有其他的好辦法。
自動(dòng)浮銅中出現(xiàn)的尖角浮銅問(wèn)題,的確是各很麻煩的問(wèn)題,除了有你提到的放電問(wèn)題外,在加工中也會(huì)由于酸滴積聚問(wèn)題,造成加工的問(wèn)題。從2000 年起,mentor 在WG 和EN 當(dāng)中,都支持動(dòng)態(tài)銅箔邊緣修復(fù)功能,還支持動(dòng)態(tài)覆銅,可以自動(dòng)解決你所提到的問(wèn)題。請(qǐng)見(jiàn)動(dòng)畫(huà)演示。(如直接打開(kāi)有問(wèn)題,請(qǐng)按鼠標(biāo)右鍵選擇“在新窗口中打開(kāi)”,或選擇“目標(biāo)另存為”將該文件下載到本地硬盤(pán)再打開(kāi)。)
98、請(qǐng)問(wèn)在PCB 布線中電源的分布和布線是否也需要象接地一樣注意。若不注意會(huì)帶來(lái)什么樣的問(wèn)題?會(huì)增加干擾么?
電源若作為平面層處理,其方式應(yīng)該類似于地層的處理,當(dāng)然,為了降低電源的共模輻射,建議內(nèi)縮20 倍的電源層距地層的高度。如果布線,建議走樹(shù)狀結(jié)構(gòu),注意避免電源環(huán)路問(wèn)題。電源閉環(huán)會(huì)引起較大的共模輻射。
99、地址線是否應(yīng)該采用星形布線?若采用星形布線,則Vtt 的終端電阻可不可以放在星形的連接點(diǎn)處或者放在星形的一個(gè)分支的末端?
地址線是否要采用星型布線,取決于終端之間的時(shí)延要求是否滿足系統(tǒng)的建立、保持時(shí)間,另外還要考慮到布線的難度。星型拓?fù)涞脑蚴谴_保每個(gè)分支的時(shí)延和反射一致,所以星型連接中使用終端并聯(lián)匹配,一般會(huì)在所有終端都添加匹配,只在一個(gè)分支添加匹配,不可能滿足這樣的要求。
100、如果希望盡量減少板面積,而打算像內(nèi)存條那樣正反貼,可以嗎?
正反貼的PCB 設(shè)計(jì),只要你的焊接加工沒(méi)問(wèn)題,當(dāng)然可以。
101、如果只是在主板上貼有四片DDRmemory,要求時(shí)鐘能達(dá)到150Mhz,在布線方面有什么具體要求?
150Mhz 的時(shí)鐘布線,要求盡量減小傳輸線長(zhǎng)度,降低傳輸線對(duì)信號(hào)的影響。如果還不能滿足要求,仿真一下,看看匹配、拓?fù)洹⒆杩箍刂频炔呗允怯行А?br />102、在PCB 板上線寬及過(guò)孔的大小與所通過(guò)的電流大小的關(guān)系是怎樣的?
答:一般的PCB 的銅箔厚度為1 盎司,約1.4mil 的話,大致1mil 線寬允許的最大電流為1A。過(guò)孔比較復(fù)雜,除了與過(guò)孔焊盤(pán)大小有關(guān)外,還與加工過(guò)程中電鍍后孔壁沉銅厚度有關(guān)。

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