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PCB設(shè)計(jì)方法和技巧(3)

來(lái)源:龍人計(jì)算機(jī)研究所 作者:站長(zhǎng) 時(shí)間:2006-11-06 09:08:03


38、27M,SDRAM時(shí)鐘線(80M-90M),這些時(shí)鐘線二三次諧波剛好在VHF波段,從接收端高頻竄入后干擾很大。除了縮短線長(zhǎng)以外,還有那些好辦法?
如果是三次諧波大,二次諧波小,可能因?yàn)樾盘?hào)占空比為50%,因?yàn)檫@種情況下,信號(hào)沒(méi)有偶次諧波。這時(shí)需要修改一下信號(hào)占空比。
此外,對(duì)于如果是單向的時(shí)鐘信號(hào),一般采用源端串聯(lián)匹配。這樣可以抑制二次反射,但不會(huì)影響時(shí)鐘沿速率。源端匹配值,可以采用下圖公式得到。                                                                                   39、什么是走線的拓?fù)浼軜?gòu)?
Topology,有的也叫routing order.對(duì)于多端口連接的網(wǎng)絡(luò)的布線次序。
40、怎樣調(diào)整走線的拓?fù)浼軜?gòu)來(lái)提高信號(hào)的完整性?
這種網(wǎng)絡(luò)信號(hào)方向比較復(fù)雜,因?yàn)閷?duì)單向,雙向信號(hào),不同電平種類信號(hào),拓樸影響都不一樣,很難說(shuō)哪種拓樸對(duì)信號(hào)質(zhì)量有利。而且作前仿真時(shí),采用何種拓樸對(duì)工程師要求很高,要求對(duì)電路原理,信號(hào)類型,甚至布線難度等都要了解。
41、怎樣通過(guò)安排迭層來(lái)減少EMI問(wèn)題?
首先,EMI要從系統(tǒng)考慮,單憑PCB無(wú)法解決問(wèn)題。
層疊對(duì)EMI來(lái)講,我認(rèn)為主要是提供信號(hào)最短回流路徑,減小耦合面積,抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合,適當(dāng)比電源層外延,對(duì)抑制共模干擾有好處。
42、為何要鋪銅?
一般鋪銅有幾個(gè)方面原因。
1,EMC.對(duì)于大面積的地或電源鋪銅,會(huì)起到屏蔽作用,有些特殊地,如PGND起到防護(hù)作用。
2,PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果,或者層壓不變形,對(duì)于布線較少的PCB板層鋪銅。
3,信號(hào)完整性要求,給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑,并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線。當(dāng)然還有散熱,特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。
43、在一個(gè)系統(tǒng)中,包含了dsp和pld,請(qǐng)問(wèn)布線時(shí)要注意哪些問(wèn)題呢?
看你的信號(hào)速率和布線長(zhǎng)度的比值。如果信號(hào)在傳輸線上的時(shí)延和信號(hào)變化沿時(shí)間可比的話,就要考慮信號(hào)完整性問(wèn)題。另外對(duì)于多個(gè)DSP,時(shí)鐘,數(shù)據(jù)信號(hào)走線拓普也會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量和時(shí)序,需要關(guān)注。
44、除protel工具布線外,還有其他好的工具嗎?
至于工具,除了PROTEL,還有很多布線工具,如MENTOR的WG2000,EN2000系列和powerpcb,Cadence的allegro,zuken的cadstar,cr5000等,各有所長(zhǎng)。
45、什么是“信號(hào)回流路徑”?
信號(hào)回流路徑,即return current。高速數(shù)字信號(hào)在傳輸時(shí),信號(hào)的流向是從驅(qū)動(dòng)器沿PCB傳輸線到負(fù)載,再由負(fù)載沿著地或電源通過(guò)最短路徑返回驅(qū)動(dòng)器端。這個(gè)在地或電源上的返回信號(hào)就稱信號(hào)回流路徑。Dr.Johson在他的書(shū)中解釋,高頻信號(hào)傳輸,實(shí)際上是對(duì)傳輸線與直流層之間包夾的介質(zhì)電容充電的過(guò)程。SI分析的就是這個(gè)圍場(chǎng)的電磁特性,以及他們之間的耦合。
46、如何對(duì)接插件進(jìn)行SI分析?
在IBIS3.2規(guī)范中,有關(guān)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軟件(HYPERLYNX或IS_multiboard),建立多板系統(tǒng)時(shí),輸入接插件的分布參數(shù),一般從接插件手冊(cè)中得到。當(dāng)然這種方式會(huì)不夠精確,但只要在可接受范圍內(nèi)即可。
47、請(qǐng)問(wèn)端接的方式有哪些?
端接(terminal),也稱匹配。一般按照匹配位置分有源端匹配和終端匹配。其中源端匹配一般為電阻串聯(lián)匹配,終端匹配一般為并聯(lián)匹配,方式比較多,有電阻上拉,電阻下拉,戴維南匹配,AC匹配,肖特基二極管匹配。
48、采用端接(匹配)的方式是由什么因素決定的?
匹配采用方式一般由BUFFER特性,拓普情況,電平種類和判決方式來(lái)決定,也要考慮信號(hào)占空比,系統(tǒng)功耗等。
49、采用端接(匹配)的方式有什么規(guī)則?
數(shù)字電路最關(guān)鍵的是時(shí)序問(wèn)題,加匹配的目的是改善信號(hào)質(zhì)量,在判決時(shí)刻得到可以確定的信號(hào)。對(duì)于電平有效信號(hào),在保證建立、保持時(shí)間的前提下,信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定;對(duì)延有效信號(hào),在保證信號(hào)延單調(diào)性前提下,信號(hào)變化延速度滿足要求。Mentor ICX產(chǎn)品教材中有關(guān)于匹配的一些資料。另外《High Speed Digital design a hand book of blackmagic》有一章專門對(duì)terminal的講述,從電磁波原理上講述匹配對(duì)信號(hào)完整性的作用,可供參考。
50、能否利用器件的IBIS模型對(duì)器件的邏輯功能進(jìn)行仿真?如果不能,那么如何進(jìn)行電路的板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真?
IBIS模型是行為級(jí)模型,不能用于功能仿真。功能仿真,需要用SPICE模型,或者其他結(jié)構(gòu)級(jí)模型。

51、在數(shù)字和模擬并存的系統(tǒng)中,有2種處理方法,一個(gè)是數(shù)字地和模擬地分開(kāi),比如在地層,數(shù)字地是獨(dú)立地一塊,模擬地獨(dú)立一塊,單點(diǎn)用銅皮或FB磁珠連接,而電源不分開(kāi);另一種是模擬電源和數(shù)字電源分開(kāi)用FB連接,而地是統(tǒng)一地地。請(qǐng)問(wèn)李先生,這兩種方法效果是否一樣?
應(yīng)該說(shuō)從原理上講是一樣的。因?yàn)殡娫春偷貙?duì)高頻信號(hào)是等效的。
區(qū)分模擬和數(shù)字部分的目的是為了抗干擾,主要是數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾。但是,分割可能造成信號(hào)回流路徑不完整,影響數(shù)字信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量,影響系統(tǒng)EMC質(zhì)量。因此,無(wú)論分割哪個(gè)平面,要看這樣作,信號(hào)回流路徑是否被增大,回流信號(hào)對(duì)正常工作信號(hào)干擾有多大。
現(xiàn)在也有一些混合設(shè)計(jì),不分電源和地,在布局時(shí),按照數(shù)字部分、模擬部分分開(kāi)布局布線,避免出現(xiàn)跨區(qū)信號(hào)。
52、安規(guī)問(wèn)題:FCC、EMC的具體含義是什么?
FCC: federal communication commission 美國(guó)通信委員會(huì)
EMC: electro megnetic compatibility 電磁兼容
FCC是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織,EMC是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)頒布都有相應(yīng)的原因,標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法。
53、何謂差分布線?
差分信號(hào),有些也稱差動(dòng)信號(hào),用兩根完全一樣,極性相反的信號(hào)傳輸一路數(shù)據(jù),依*兩根信號(hào)電平差進(jìn)行判決。為了保證兩根信號(hào)完全一致,在布線時(shí)要保持并行,線寬、線間距保持不變。
54、PCB仿真軟件有哪些?
仿真的種類很多,高速數(shù)字電路信號(hào)完整性分析仿真分析(SI)常用軟件有icx,signalvision,hyperlynx,XTK,speectraquest等。有些也用Hspice。
55、PCB仿真軟件是如何進(jìn)行LAYOUT仿真的?
高速數(shù)字電路中,為了提高信號(hào)質(zhì)量,降低布線難度,一般采用多層板,分配專門的電源層,地層。
56、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。
57、室外單元的射頻部分,中頻部分,乃至對(duì)室外單元進(jìn)行監(jiān)控的低頻電路部分往往采用部署在同一PCB上,請(qǐng)問(wèn)對(duì)這樣的PCB在材質(zhì)上有何要求?如何防止射頻,中頻乃至低頻電路互相之間的干擾?
混合電路設(shè)計(jì)是一個(gè)很大的問(wèn)題。很難有一個(gè)完美的解決方案。
一般射頻電路在系統(tǒng)中都作為一個(gè)獨(dú)立的單板進(jìn)行布局布線,甚至?xí)袑iT的屏蔽腔體。而且射頻電路一般為單面或雙面板,電路較為簡(jiǎn)單,所有這些都是為了減少對(duì)射頻電路分布參數(shù)的影響,提高射頻系統(tǒng)的一致性。相對(duì)于一般的FR4材質(zhì),射頻電路板傾向與采用高Q值的基材,這種材料的介電常數(shù)比較小,傳輸線分布電容較小,阻抗高,信號(hào)傳輸時(shí)延小。
在混合電路設(shè)計(jì)中,雖然射頻,數(shù)字電路做在同一塊PCB上,但一般都分成射頻電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū),分別布局布線。之間用接地過(guò)孔帶和屏蔽盒屏蔽。
58、對(duì)于射頻部分,中頻部分和低頻電路部分部署在同一PCB上,mentor有什么解決方案?
Mentor的板級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件,除了基本的電路設(shè)計(jì)功能外,還有專門的RF設(shè)計(jì)模塊。在RF原理圖設(shè)計(jì)模塊中,提供參數(shù)化的器件模型,并且提供和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口;在RF LAYOUT模塊中,提供專門用于射頻電路布局布線的圖案編輯功能,也有和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口,對(duì)于分析仿真后的結(jié)果可以反標(biāo)回原理圖和PCB。同時(shí),利用Mentor軟件的設(shè)計(jì)管理功能,可以方便的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)復(fù)用,設(shè)計(jì)派生,和協(xié)同設(shè)計(jì)。大大加速混合電路設(shè)計(jì)進(jìn)程。
手機(jī)板是典型的混合電路設(shè)計(jì),很多大型手機(jī)設(shè)計(jì)制造商都利用Mentor加安杰倫的eesoft作為設(shè)計(jì)平臺(tái)。
59、mentor的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如何?