PCBlayout線寬與電流

1、PCB layout線寬與電流PCB線寬與電流的關(guān)系表2010-10-21 10:35:27| 分類： 工作學(xué)習(xí) | 標(biāo)簽： pcb 信號 布線 差分 電路 | 字號大中小訂閱 . 2010-6-7 1:06:00 | By: jjwzd PCB設(shè)計銅鉑厚度、線寬和電流關(guān)系表銅厚 /35um 銅厚 /50um 銅厚 /70um電流 (A) 線寬 (mm) 電流 (A) 線寬 (mm) 電流 (A) 線寬 (mm)4.5 2.5 5.1 2.5 6 2.54 2 4.3 2.5 5.1 23.2 1.5 3.5 1.5 4.2 1.52.7 1.2 3 1.2 3.6 1.22.2 1 2.6

2、1 2.3 12 0.8 2.4 0.8 2.8 0.81.6 0.6 1.9 0.6 2.3 0.61.35 0.5 1.7 0.5 2 0.51.1 0.4 1.35 0.4 1.7 0.40.8 0.3 1.1 0.3 1.3 0.30.55 0.2 0.7 0.2 0.9 0.20.2 0.15 0.5 0.15 0.7 0.15也可以使用經(jīng)驗公式計算:0.15×線寬 (W)=A以上數(shù)據(jù)均為溫度在25下的線路電流承載值.導(dǎo)線阻抗:0.0005× L/W(線長 /線寬 )電流承載值與線路上元器件數(shù)量/焊盤以及過孔都直接關(guān)系ZT主板的各種類型信號的基本走線要求首先在做圖

3、之前應(yīng)對一些重要信號進行Space 設(shè)置和一些線寬設(shè)置，如果客沒有Layoutguaid,這就要求我們自已要有這方面的經(jīng)驗，一般情況下我們要注意以下信號的基本走線規(guī)則：1、 CPU的走線：CPU的走線一般情況下是走5/10 Control 線間距要稍大些，在20mil 左右，<1>Data 線（0-63）64根；<2>Address 線（ 3-31 ）REQ（0-4）等<3>Control 線（一般分布在data 線和 Address線的中間）Data線走線時每16根線為一組走在一起，走同層。（ 0-15）（

4、16-31）（ 32-47）（ 48-63）且每組分布2 3 根控制線，Address線走線時每16根為一組走在一起，走同層， 所不同的是Address線是從 （ 3-31）前面（0-2）沒有。一般分2 組，<1> （3-16） 加 5 根REQ的線，18 根；<2> （17-31）16 根；CPU信號走線時還應(yīng)與其他信號用20-30mil 的 GND線分開，如DDR的信號，以方便打VIA下內(nèi)層GND,起到包地的作用。2、 DDR信號：DDR的線除 Control 線外，一般也是走5/10 Control 線要保持20mil 的線距，和C

5、PU一樣也主要分為以下3 類：<1>Data 線（ 0-63）64根<2>Address 線 （0-13）另外還有一些其他名字的address信號線，<3>Control 線（一般分布在data 和 address的線中間）Data 線走線時每8 根為一組另加DQM,DQS2根 Control 線走在一起，走同層，主要分組方式為：MD (0-7)加DQM0DQS0MD (8-15)加DQM 1DQS 1MD (16-23)加DQM 2DQS 2MD (24-31)加DQM3DQS 3MD (32-39)加DQM

6、 4DQS 4MD (40-47)加DQM 5DQS 5MD (48-55)加DQM 6DQS 6MD (56-63)加DQM 7DQS 7Address線盡量全部走在一起；另外DDR部分還有3 對 CLK 線如果是雙通道的DDR則有6 對 CLK線，CLK配對走，與其他信號應(yīng)至少保持20mil 以上的間距。DDR和 CPU 一樣也應(yīng)與其他信號用20-30mil 的 GND信號隔開，主要是 CPU和 AGP的信號3、 CLK信號：CLK信號是主板當(dāng)中最為重要的信號，一般大至有以下幾種：<1>200 兆<2>100 兆<3&a

7、mp;gt;66 兆<4>48 兆<5>16 兆一般前 2 種主要是用于CPU 和 NB 當(dāng)中，為高頻CLK線，應(yīng)至少保持25mil 以上的間距，配對走，一般走5/7，第 3 種主要用于DDR 和 SB 當(dāng)中， 走 20/7/5/7/20 ， 第 4 種一般用于PCI 和 AGP 當(dāng)中，走 20/7/5/7/20 ，第 5 種一般用得很少，主要是用于一些小的IC.和AUDIO 部分，這種CLK相對前幾種要稍顯得不是那么的重要，走15/5/15 即可，CLK信號還應(yīng)少打via,一般不可超過2個 VAI.走線時盡量參考到GND.晶振在組件面不

8、可走線，晶振的信號盡量要短。4、 IDE信號：IDE信號主要有（pd0-15） 16 根線加 2根控制線，還有一些其他信號的線，控制線一般在 25pin,和 27pin,Space走 10/5/10 即可，5、 USB信號：USB1.0 走 10/10/10. 與其他信號空20mil 以上即可；USB2.0 走 7.5/7.5/7.5 與其他信號空20mil 以上即可；走線時盡量參考到GND層。少打VAI,盡量不要超過2 個 VAI.6、 LAN信號：LAN,信號一般有2 對信號，配對走，走20/7/5/7/20 或 20/10/10/10/20. 走線時盡量參考到 GND層。少打VAI,盡量

9、不要超過2 個 via.7、 AUDIO 信號：AUDIO 信號一般走10/10 即可， 一般不能穿其他信號區(qū)過，其他信號區(qū)也不能穿AUDIO區(qū)過。8、 VLINK信號VLINK信號一般有11 根 data線和 2 根控制線，2 根控制線配對走，VLINK 信號的間距要大一些，至少要保持15mil 以上， 2 根對線與其他VLINK信號要保持20mil 的線距。不要超過 2 個 via,要包地。9、 PCI信號：PCI信號要求不是那么的高，走 5/5/5 即可。10、電源信號：電源信號走線時應(yīng)注意線寬，主要是要分清電源的來源和電流量，一般我們1A走 40mil線寬即可，線寬不夠時可考慮鋪銅或切

10、到內(nèi)層，應(yīng)盡量不要與重要信號走太近。ZT布線系統(tǒng)中的屏蔽及非屏蔽采用屏蔽布線系統(tǒng)主要是基于電磁兼容方面的考慮。所謂電磁兼容是指電子設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有一定的抵抗電磁干擾的能力，同時不能產(chǎn)生過量的電磁輻射。也就是說，要求該設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境中正常工作,同時又不能輻射過量的電磁波干擾周圍其它設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的正常工作。為什么目前電磁兼容引起重視?一方面,外界電磁環(huán)境越來越惡劣，新的電磁干擾源不斷產(chǎn)生，如無線尋呼,移動電話 , 微蜂窩個人通信系統(tǒng)等相繼出現(xiàn), 而且工作頻率不斷提高。另一方面,數(shù)據(jù)通信速率迅速增長,因為通信已不只局限于語音,數(shù)據(jù),還包括高質(zhì)量的圖象信號。以局域網(wǎng)技術(shù)來講,

11、網(wǎng)絡(luò)速率已經(jīng)從以前的10MBPS提高到100MBPS,乃至ATM155MBPS,622MBPS, 及目前議論較多的GBPS局域網(wǎng)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)速率的提高,意味著工作頻率的提高,而高頻信號更易于受到電磁干擾這就是在布線系統(tǒng)中引入電磁兼容概念的原因。在歐洲,電磁兼容已經(jīng)引起高度重視,并有一系列有關(guān)EMC 的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn),如89/336/EEC,EN55022及 55024,按照歐洲規(guī)定,從 1996年 1 月 1 日起,所有有源設(shè)備必須符合 EMC規(guī)定,同時貼有CE標(biāo)志。布線系統(tǒng)屬于無源系統(tǒng),但是,一旦它與有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連構(gòu)成系統(tǒng),它也必須服從EMC的規(guī)定。UTP(非屏蔽雙絞線)電纜的 EMC 原理及局

12、限性UTP 電纜屬于平衡傳輸系統(tǒng),它利用扭絞來抵消電磁干擾及電磁輻射。但是,利用這種平衡性來抵消電磁干擾及電磁輻射需要具備以下的條件:1) UTP 必須是理想的平衡系統(tǒng)UTP 只有具有理想的平衡特性才能有效地抵消電磁干擾及電磁輻射,但是,理想的平衡UTP是不存在的,因為:a)UTP的平衡特性受周圍環(huán)境影響當(dāng) UTP電纜附近存在金屬物體或隱蔽接地時,由于不同導(dǎo)體與金屬物體或地的距離不同,UTP的平衡特性會遭到破壞。實驗表明,將 UTP電纜穿入25.4MM 鋼管中 ,其衰減會增大2.5%,說明其特性阻抗減小了,從而表明UTP受周圍環(huán)境影響。b)彎曲也會破壞UTP的平衡特性在實際安裝時,電纜不可避免

13、要彎曲。當(dāng)電纜彎曲時 , 相鄰絞節(jié)將疏密不同,不能有效抵消電磁干擾及電磁輻射。2)UTP 的節(jié)距與電磁干擾或信號波長相比必須充分小,才能有效地抵消電磁干擾和電磁輻射,即節(jié)距越小,EMC 性能越好。但是,雙絞線的絞結(jié)節(jié)距不可能無限減小。實驗表明,當(dāng)外界電磁干擾或網(wǎng)絡(luò)工作頻率超過30MHZ 時 ,UTP的 EMC性能下降,即網(wǎng)絡(luò)的可靠性降低,誤碼率增大,電磁輻射也相應(yīng)增大,UTP廠商的技術(shù)資料里也承認這一點。以前的網(wǎng)絡(luò)一般工作在較低的頻率范圍,如 10MBPS 以太網(wǎng)工作頻率為10MHZ 以內(nèi) ,16MHZ令牌網(wǎng)的工作頻率在16MHZ以內(nèi),UTP系統(tǒng)在這樣低的工作頻帶內(nèi)具有一定的EMC 能力,而且

14、計算機通信具有出錯重發(fā)及糾錯能力,所以網(wǎng)絡(luò)能夠在一定的電磁環(huán)境中正常工作。但是,隨著快速以太網(wǎng)(100MBPS),ATM(155MBPS,622MBPS及) GBPS以太網(wǎng)技術(shù)逐漸實用化,網(wǎng)絡(luò)的工作頻率不斷提高,同時外界電磁干擾頻率也日益提高,UTP的平衡特性已不足以抵消網(wǎng)絡(luò)本身的電磁輻射及外界的電磁干擾。所以,對于高速網(wǎng)絡(luò),非屏蔽系統(tǒng)要依賴壓縮編碼技術(shù),將高速數(shù)據(jù)壓縮到30MHZ以下 ,如 ATM155MBPS， 采用CAP16編碼技術(shù)將帶寬壓縮到25.8MHZ。 采用復(fù)雜的編碼方式固然可以提高頻譜利用率,但是需要在布線系統(tǒng)的兩端加編碼及解碼設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)成本增加 , 而抗干擾能力降低,可靠性下

15、降。ZTPCB設(shè)計問答集(一)1、如何選擇PCB 板材？選擇 PCB 板材必須在滿足設(shè)計需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點。設(shè)計需求包含電氣和機構(gòu)這兩部分。通常在設(shè)計非常高速的PCB 板子(大于GHz 的頻率 )時這材質(zhì)問題會比較重要。例如， 現(xiàn)在常用的FR-4 材質(zhì)， 在幾個 GHz 的頻率時的介質(zhì)損耗(dielectricloss)會對信號衰減有很大的影響，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電磁場的干擾，也就是所謂的串?dāng)_(Crosstalk)。可用拉大

16、高速信號和模擬信號之間的距離，或加ground guard/shunt traces在模擬信號旁邊。還要注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。3、在高速設(shè)計中，如何解決信號的完整性問題？信號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源的架構(gòu)和輸出阻抗 (output impedance) ， 走線的特性阻抗，負載端的特性，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、差分布線方式是如何實現(xiàn)的？差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方

17、式有兩種，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side(并排, 并肩 ) 實現(xiàn)的方式較多。5、對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現(xiàn)差分布線？要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。6、接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？接收端差分線對間的匹配電阻通常會加, 其值應(yīng)等于差分阻抗的值。這樣信號質(zhì)量會好些。7、為何差分對的布線要靠近且平行？對差分對的布線方式應(yīng)該要適當(dāng)?shù)目拷移叫?。所謂適當(dāng)?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(diffe

18、rential impedance)的值 , 此值是設(shè)計差分對的重要參數(shù)。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性 (signal integrity) 及時間延遲(timing delay) 。8、如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題基本上 , 將模/數(shù)地分割隔離是對的。要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的地方(moat), 還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returning current path) 變太大。晶振是模擬的正反饋振蕩電路, 要有穩(wěn)定的振蕩信號, 必須滿足loop gain 與 phase 的規(guī)范 , 而這模擬

19、信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾 , 即使加 ground guard traces 可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠,地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。所以 , 一定要將晶振和芯片的距離進可能靠近。確實高速布線與EMI 的要求有很多沖突。但基本原則是因EMI 所加的電阻電容或ferrite bead, 不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。所以 , 最好先用安排走線和PCB 迭層的技巧來解決或減少EMI 的問題 , 如高速信號走內(nèi)層。最后才用電阻電容或ferrite bead 的方式 , 以降低對信號的傷害。9、如何解決高速信號的手工布線和自動布線之間的矛盾？現(xiàn)在較強的布線軟件的自動布線

20、器大部分都有設(shè)定約束條件來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)定項目有時相差甚遠。例如 , 是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分對的走線間距等。這會影響到自動布線出來的走線方式是否能符合設(shè)計者的想法。另外 , 手動調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對的關(guān)系。例如 , 走線的推擠能力,過孔的推擠能力, 甚至走線對敷銅的推擠能力等等。所以 , 選擇一個繞線引擎能力強的布線器, 才是解決之道。10、關(guān)于test coupon。test coupon 是用來以TDR (Time Domain Reflectometer) 測量

21、所生產(chǎn)的PCB 板的特性阻抗是否滿足設(shè)計需求。一般要控制的阻抗有單根線和差分對兩種情況。所以， testcoupon 上的走線線寬和線距(有差分對時)要與所要控制的線一樣。最重要的是測量時接地點的位置。為了減少接地引線(ground lead)的電感值，TDR 探棒 (probe)接地的地方通常非常接近量信號的地方(probe tip) ， 所以， test coupon 上量測信號的點跟接地點的距離和方式要符合所用的探棒。ZTPCB設(shè)計問答集(二)11、在高速PCB 設(shè)計中，信號層的空白區(qū)域可以敷銅，而多個信號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

22、高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的距離，因為所敷的銅會降低一點走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗，例如在 dual strip line 的結(jié)構(gòu)時。12、 是否可以把電源平面上面的信號線使用微帶線模型計算特性阻抗？電源和地平面之間的信號是否可以使用帶狀線模型計算？是的， 在計算特性阻抗時電源平面跟地平面都必須視為參考平面。例如四層板: 頂層-電源層-地層-底層，這時頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。13、在高密度印制板上通過軟件自動產(chǎn)生測試點一般情況下能滿足大批量生產(chǎn)的測試要求嗎？一般軟件自動產(chǎn)生測試點是否滿足測試需求必須看對加測試點的規(guī)范是否符合測試

23、機具的要求。另外，如果走線太密且加測試點的規(guī)范比較嚴(yán)，則有可能沒辦法自動對每段線都加上測試點，當(dāng)然，需要手動補齊所要測試的地方。14、添加測試點會不會影響高速信號的質(zhì)量？至于會不會影響信號質(zhì)量就要看加測試點的方式和信號到底多快而定?；旧贤饧拥臏y試點(不用在線既有的穿孔(via or DIP pin)當(dāng)測試點)可能加在在線或是從在線拉一小段線出來。前者相當(dāng)于是加上一個很小的電容在在線，后者則是多了一段分支。這兩個情況都會對高速信號多多少少會有點影響，影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣變化率(edge rate)有關(guān)。影響大小可透過仿真得知。原則上測試點越小越好(當(dāng)然還要滿足測試機具的要求)分

24、支越短越好。15、若干PCB 組成系統(tǒng)，各板之間的地線應(yīng)如何連接？各個 PCB 板子相互連接之間的信號或電源在動作時，例如 A 板子有電源或信號送到B板子， 一定會有等量的電流從地層流回到A 板子(此為Kirchoff current law) 。 這地層上的電流會找阻抗最小的地方流回去。所以， 在各個不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調(diào)整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個地方走)，降低對其它較敏感信號的影響。16、能介紹一些國外關(guān)

25、于高速PCB 設(shè)計的技術(shù)書籍和數(shù)據(jù)嗎？現(xiàn)在高速數(shù)字電路的應(yīng)用有通信網(wǎng)路和計算器等相關(guān)領(lǐng)域。在通信網(wǎng)路方面，PCB 板的工作頻率已達GHz 上下，疊層數(shù)就我所知有到40 層之多。計算器相關(guān)應(yīng)用也因為芯片的進步，無論是一般的PC 或服務(wù)器(Server)，板子上的最高工作頻率也已經(jīng)達到400MHz (如 Rambus) 以上。因應(yīng)這高速高密度走線需求，盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工藝的需求也漸漸越來越多。這些設(shè)計需求都有廠商可大量生產(chǎn)。17、兩個常被參考的特性阻抗公式：微帶線 (microstrip) Z=87/sqrt(Er+1.

26、41)ln5.98H/(0.8W+T) 其中， W 為線寬，T 為走線的銅皮厚度，H 為走線到參考平面的距離，Er 是 PCB 板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectricconstant)。此公式必須在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的情況才能應(yīng)用。帶狀線 (stripline) Z=60/sqrt(Er)ln4H/0.67 (T+0.8W) 其中， H 為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在W/H<0.35 及 T/H<0.25 的情況才能應(yīng)用。18、差分信號線中間可否

27、加地線？差分信號中間一般是不能加地線。因為差分信號的應(yīng)用原理最重要的一點便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如flux cancellation ，抗噪聲(noise immunity) 能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應(yīng)。19、剛?cè)岚逶O(shè)計是否需要專用設(shè)計軟件與規(guī)范？國內(nèi)何處可以承接該類電路板加工？可以用一般設(shè)計PCB 的軟件來設(shè)計柔性電路板(Flexible Printed Circuit)。一樣用Gerber格式給 FPC廠商生產(chǎn)。由于制造的工藝和一般PCB 不同，各個廠商會依據(jù)他們的制造能力會對最小線寬、最小線距、最小孔徑(via)有其限制。除此之外，可在柔

28、性電路板的轉(zhuǎn)折處鋪些銅皮加以補強。至于生產(chǎn)的廠商可上網(wǎng)“ FPC” 當(dāng)關(guān)鍵詞查詢應(yīng)該可以找到。20、適當(dāng)選擇PCB 與外殼接地的點的原則是什么？選擇 PCB 與外殼接地點選擇的原則是利用chassis ground 提供低阻抗的路徑給回流電流 (returning current)及控制此回流電流的路徑。例如，通常在高頻器件或時鐘產(chǎn)生器附近可以借固定用的螺絲將PCB 的地層與chassis ground 做連接，以盡量縮小整個電流回路面積，也就減少電磁輻射。ZTPCB設(shè)計問答集(三)21、電路板DEBUG 應(yīng)從那幾個方面著手？就數(shù)字電路而言，首先先依序確定三件事情：1. 確認所有電源值的大小均

29、達到設(shè)計所需。有些多重電源的系統(tǒng)可能會要求某些電源之間起來的順序與快慢有某種規(guī)范。2.確認所有時鐘信號頻率都工作正常且信號邊緣上沒有非單調(diào)(non-monotonic) 的問題。3.確認 reset 信號是否達到規(guī)范要求。這些都正常的話，芯片應(yīng)該要發(fā)出第一個周期(cycle)的信號。接下來依照系統(tǒng)運作原理與bus protocol 來debug。22、 在電路板尺寸固定的情況下，如果設(shè)計中需要容納更多的功能，就往往需要提高PCB的走線密度，但是這樣有可能導(dǎo)致走線的相互干擾增強，同時走線過細也使阻抗無法降低，請專家介紹在高速(>100MHz)高密度PCB 設(shè)計中的技巧?在設(shè)計高速高

30、密度PCB 時，串?dāng)_(crosstalk interference)確實是要特別注意的，因為它對時序 (timing)與信號完整性(signal integrity) 有很大的影響。以下提供幾個注意的地方：控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。走線間距的大小。一般?？吹降拈g距為兩倍線寬?？梢酝高^仿真來知道走線間距對時序及信號完整性的影響，找出可容忍的最小間距。不同芯片信號的結(jié)果可能不同。選擇適當(dāng)?shù)亩私臃绞?。避免上下相鄰兩層的走線方向相同，甚至有走線正好上下重疊在一起，因為這種串?dāng)_比利用盲埋孔(blind/buried via) 來增加走線面積。但是PCB 板的制作成本會增加。 在實際執(zhí)行時確實很難達到

31、完全平行與等長，不過還是要盡量做到。除此以外，可以預(yù)留差分端接和共模端接，以緩和對時序與信號完整性的影響。23、模擬電源處的濾波經(jīng)常是用LC 電路。但是為什么有時LC 比 RC 濾波效果差？LC 與 RC 濾波效果的比較必須考慮所要濾掉的頻帶與電感值的選擇是否恰當(dāng)。因為電感的感抗(reactance)大小與電感值和頻率有關(guān)。如果電源的噪聲頻率較低，而電感值又不夠大，這時濾波效果可能不如RC。但是，使用RC 濾波要付出的代價是電阻本身會耗能，效率較差，且要注意所選電阻能承受的功率。24、濾波時選用電感，電容值的方法是什么？電感值的選用除了考慮所想濾掉的噪聲頻率外，還要考慮瞬時電流的反應(yīng)能力。如果

32、LC 的輸出端會有機會需要瞬間輸出大電流，則電感值太大會阻礙此大電流流經(jīng)此電感的速度，增加紋波噪聲(ripple noise)。電容值則和所能容忍的紋波噪聲規(guī)范值的大小有關(guān)。紋波噪聲值要求越小，電容值會較大。而電容的ESR/ESL也會有影響。另外，如果這 LC 是放在開關(guān)式電源(switching regulation power)的輸出端時，還要注意此LC 所產(chǎn)生的極點零點(pole/zero)對負反饋控制(negative feedback control)回路穩(wěn)定度的影響。25、如何盡可能的達到EMC 要求，又不致造成太大的成本壓力？PCB 板上會因EMC 而增加的成本通常是因增加地層數(shù)

33、目以增強屏蔽效應(yīng)及增加了ferrite bead、 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構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個系統(tǒng)通過EMC的要求。以下僅就PCB 板的設(shè)計技巧提供幾個降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應(yīng)。盡可能選用信號斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號所產(chǎn)生的高頻成分。注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path) ， 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)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼?。特別注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計所需。

34、對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chassis ground?？?適 當(dāng) 運 用 ground guard/shunt traces 在 一 些 特 別 高 速 的 信 號 旁 。 但 要 注 意 guard/shunt traces 對走線特性阻抗的影響。電源層比地層內(nèi)縮20H， H 為電源層與地層之間的距離。26、 當(dāng)一塊 PCB 板中有多個數(shù)/模功能塊時，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，原因何在？將數(shù)/模地分開的原因是因為數(shù)字電路在高低電位切換時會在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)

35、域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號不交叉，模擬的信號依然會被地噪聲干擾。也就是說數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠時使用。27、另一種作法是在確保數(shù)/模分開布局，且數(shù)/模信號走線相互不交叉的情況下，整個PCB板地不做分割，數(shù)/模地都連到這個地平面上。道理何在？數(shù)模信號走線不能交叉的要求是因為速度稍快的數(shù)字信號其返回電流路徑(returncurrent path)會盡量沿著走線的下方附近的地流回數(shù)字信號的源頭，若數(shù)模信號走線交叉，則返回電流所產(chǎn)生的噪聲便會出現(xiàn)在模擬電路區(qū)域內(nèi)。28、在高速PCB 設(shè)計原理圖設(shè)計時，如何考慮阻抗匹配問題？在設(shè)計高速PCB 電路時，阻

36、抗匹配是設(shè)計的要素之一。而阻抗值跟走線方式有絕對的關(guān)系， 例如是走在表面層(microstrip) 或內(nèi)層 (stripline/double stripline) ， 與參考層(電源層或地層)的距離，走線寬度，PCB材質(zhì)等均會影響走線的特性阻抗值。也就是說要在布線后才能確定阻抗值。一般仿真軟件會因線路模型或所使用的數(shù)學(xué)算法的限制而無法考慮到一些阻抗不連續(xù)的布線情況，這時候在原理圖上只能預(yù)留一些terminators( 端接)，如串聯(lián)電阻等，來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盡量注意避免阻抗不連續(xù)的發(fā)生。29、哪里能提供比較準(zhǔn)確的IBIS 模型庫？IBIS 模型的準(zhǔn)確

37、性直接影響到仿真的結(jié)果?；旧螴BIS 可看成是實際芯片I/O buffer等效電路的電氣特性數(shù)據(jù)，一般可由SPICE 模型轉(zhuǎn)換而得(亦可采用測量，但限制較多 )， 而SPICE 的數(shù)據(jù)與芯片制造有絕對的關(guān)系，所以同樣一個器件不同芯片廠商提供，其 SPICE 的數(shù)據(jù)是不同的，進而轉(zhuǎn)換后的IBIS 模型內(nèi)之?dāng)?shù)據(jù)也會隨之而異。也就是說，如果用了A 廠商的器件，只有他們有能力提供他們器件準(zhǔn)確模型數(shù)據(jù)，因為沒有其它人會比他們更清楚他們的器件是由何種工藝做出來的。如果廠商所提供的IBIS 不準(zhǔn)確，只能不斷要求該廠商改進才是根本解決之道。30、在高速PCB 設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)該從那些方面去考慮EMC、 EM

38、I 的規(guī)則呢？一般 EMI/EMC 設(shè)計時需要同時考慮輻射(radiated)與傳導(dǎo) (conducted)兩個方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz) 后者則是較低頻的部分(<30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分.一個好的EMI/EMC 設(shè)計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置 , PCB 疊層的安排, 重要聯(lián)機的走法, 器件的選擇等, 如果這些沒有事前有較佳的安排 , 事后解決則會事倍功半, 增加成本. 例如時鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對外的連接器, 高速信號盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射, 器件所推的信號之斜率(sl

39、ew rate)盡量小以減低高頻成分,選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲.另外 , 注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小( 也就是回路阻抗loopimpedance 盡量小)以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后 , 適當(dāng)?shù)倪x擇PCB 與外殼的接地點(chassis ground)。ZTPCB設(shè)計問答集(四)31、如何選擇EDA 工具？目前的 pcb 設(shè)計軟件中，熱分析都不是強項，所以并不建議選用，其它的功能1.3.4 可以選擇 PADS 或 Cadence 性能價格比都不錯。PLD 的設(shè)計的初學(xué)者

40、可以采用PLD 芯片廠家提供的集成環(huán)境，在做到百萬門以上的設(shè)計時可以選用單點工具。32、請推薦一種適合于高速信號處理和傳輸?shù)腅DA 軟件。常規(guī)的電路設(shè)計，INNOVEDA 的 PADS 就非常不錯，且有配合用的仿真軟件，而這類設(shè)計往往占據(jù)了70%的應(yīng)用場合。在做高速電路設(shè)計，模擬和數(shù)字混合電路，采用 Cadence的解決方案應(yīng)該屬于性能價格比較好的軟件，當(dāng)然 Mentor 的性能還是非常不錯的，特別是它的設(shè)計流程管理方面應(yīng)該是最為優(yōu)秀的。(大唐電信技術(shù)專家王升)33、對PCB 板各層含義的解釋Topoverlay 頂層器件名稱， 也叫 top silkscreen 或者 top compone

41、nt legend, 比如 R1C5,IC10.bottomoverlay同理 multilayer 如果你設(shè)計一個4 層板，你放置一個free pador via, 定義它作為multilay 那么它的pad 就會自動出現(xiàn)在4 個層 上，如果你只定義它是 top layer, 那么它的pad 就會只出現(xiàn)在頂層上。34、 2G 以上高頻PCB 設(shè)計，走線,排版,應(yīng)重點注意哪些方面？2G 以上高頻PCB 屬于射頻電路設(shè)計，不在高速數(shù)字電路設(shè)計討論范圍內(nèi)。而 射 頻電路的布局（layout）和布線（routing）應(yīng)該和原理圖一起考慮的，因為布局布線都會造成分布效應(yīng)。而且，射頻電路設(shè)計一些無源器件

42、是通過參數(shù)化定義，特殊形狀銅箔實現(xiàn)，因此要求 EDA 工具能夠提供參數(shù)化器件，能夠編輯特殊形狀銅箔。Mentor 公司的boardstation 中有專門的RF 設(shè)計模塊，能夠滿足這些要求。而且，一般射頻設(shè)計要求有專門射頻電路分析工具，業(yè)界最著名的是agilent 的 eesoft，和 Mentor 的工具有很好的接口。35、 2G 以上高頻PCB 設(shè)計，微帶的設(shè)計應(yīng)遵循哪些規(guī)則?射頻微帶線設(shè)計，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)該在這個場提取工具中規(guī)定。36、對于全數(shù)字信號的PCB，板上有一個80MHz 的鐘源。除了采用絲網(wǎng)（接地）外，為了保證有足夠的驅(qū)動能力，還應(yīng)該采用什么樣

43、的電路進行保護？確保時鐘的驅(qū)動能力，不應(yīng)該通過保護實現(xiàn)，一般采用時鐘驅(qū)動芯片。一般擔(dān)心時鐘驅(qū)動能力，是因為多個時鐘負載造成。采用時鐘驅(qū)動芯片，將一個時鐘信號變成幾個，采用點到點的連接。選擇驅(qū)動芯片，除了保證與負載基本匹配，信號沿滿足要求（一般時鐘為沿有效信號），在計算系統(tǒng)時序時，要算上時鐘在驅(qū)動芯片內(nèi)時延。37、如果用單獨的時鐘信號板，一般采用什么樣的接口，來保證時鐘信號的傳輸受到的影響??？時鐘信號越短，傳輸線效應(yīng)越小。采用單獨的時鐘信號板，會增加信號布線長度。而且單板的接地供電也是問題。如果要長距離傳輸，建議采用差分信號。LVDS 信號可以滿足驅(qū)動能力要求，不過您的時鐘不是太快，沒有必要。3

44、8、 27M,SDRAM 時鐘線（ 80M-90M ） ，這些時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，可能因為信號占空比為50%，因為這種情況下，信號沒有偶次諧波。這時需要修改一下信號占空比。此外，對于如果是單向的時鐘信號，一般采用源端串聯(lián)匹配。這樣可以抑制二次反射，但不會影響時鐘沿速率。源端匹配值，可以采用下圖公式得到。39、什么是走線的拓撲架構(gòu)？Topology,有的也叫routing order. 對于多端口連接的網(wǎng)絡(luò)的布線次序。40、怎樣調(diào)整走線的拓撲架構(gòu)來提高信號的完整性？這種網(wǎng)絡(luò)信號方向比較復(fù)雜

45、，因為對單向，雙向信號，不同電平種類信號，拓樸影響都不一樣，很難說哪種拓樸對信號質(zhì)量有利。而且作前仿真時，采用何種拓樸對工程師要求很高，要求對電路原理，信號類型，甚至布線難度等都要了解。ZTPCB設(shè)計問答集（五）41、怎樣通過安排疊層來減少EMI 問題？首先， EMI 要從系統(tǒng)考慮，單憑PCB 無法解決問題。層迭對EMI 來講，我認為主要是提供信號最短回流路徑，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，對抑制共模干擾有好處。42、為何要鋪銅？一般鋪銅有幾個方面原因。，EMC.對于大面積的地或電源鋪銅，會起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND 起到防護作用。，PCB 工

46、藝要求。一般為了保證電鍍效果，或者層壓不變形，對于布線較少的PCB 板層鋪銅。，信號完整性要求，給高頻數(shù)字信號一個完整的回流路徑，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、在一個系統(tǒng)中，包含了dsp 和 pld，請問布線時要注意哪些問題呢？看你的信號速率和布線長度的比值。如果信號在傳輸在線的時延和信號變化沿時間可比的話，就要考慮信號完整性問題。另外對于多個DSP，時鐘 ，數(shù)據(jù) 信號走線拓普也會影響信號質(zhì)量和時序，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PROTE，L 還有很多布線工具，如 MENTOR 的 WG2000,EN2

47、000 系列和powerpcb ， Cadence 的allegro， zuken 的 cadstar,cr5000 等，各有所長。45、什么是“信號回流路徑”？信號回流路徑,即 return current 。 高速數(shù)字信號在傳輸時，信號的流向是從驅(qū)動器沿PCB傳輸線到負載，再由負載沿著地或電源通過最短路徑返回驅(qū)動器端。這個在地或電源上的返回信號就稱信號回流路徑。Dr.Johson 在他的書中解釋，高頻信號傳輸，實際上是對傳輸線與直流層之間包夾的介質(zhì)電容充電的過程。SI 分析的就是這個圍場的電磁特性，以及他們之間的耦合。46、如何對接插件進行SI 分析？在 IBIS3.2 規(guī)范中，有關(guān)于接插

48、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，輸入接插件的分布參數(shù)，一般從接插件手冊中得到。當(dāng)然這種方式會不夠精確，但只要在可接受范圍內(nèi)即可。47、請問端接的方式有哪些？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

49、況，電平種類和判決方式來決定，也要考慮信號占空比，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)鍵的是時序問題，加匹配的目的是改善信號質(zhì)量，在判決時刻得到可以確定的信號。對于電平有效信號，在保證建立、保持時間的前提下，信號質(zhì)量穩(wěn)定；對延有效信號，在保證信號延單調(diào)性前提下，信號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terminal 的講述，從電磁波原理上講述匹配對信號完整性的作用，可供參考。50、能否利用器件的IBIS 模型

50、對器件的邏輯功能進行仿真？如果不能，那么如何進行電路的板級和系統(tǒng)級仿真？IBIS 模型是行為級模型，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)級模型。ZTPCB設(shè)計問答集(六) 51、在數(shù)字和模擬并存的系統(tǒng)中，有 2 種處理方法，一個是數(shù)字地和模擬地分開，比如在地層，數(shù)字地是獨立地一塊，模擬地獨立一塊，單點用銅皮或FB 磁珠連接，而電源不分開；另一種是模擬電源和數(shù)字電源分開用FB 連接，而地是統(tǒng)一地地。請問李先生，這兩種方法效果是否一樣？應(yīng)該說從原理上講是一樣的。因為電源和地對高頻信號是等效的。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)字電路對模擬電路的干擾。但是，分

51、割可能造成信號回流路徑不完整，影響數(shù)字信號的信號質(zhì)量，影響系統(tǒng)EMC 質(zhì)量。因此，無論分割哪個平面，要看這樣作，信號回流路徑是否被增大，回流信號對正常工作信號干擾有多大。現(xiàn)在也有一些混合設(shè)計，不分電源和地，在布局時，按照數(shù)字部分、模擬部分分開布局布線，避免出現(xiàn)跨區(qū)信號。52、安規(guī)問題：FCC、 EMC 的具體含義是什么？FCC: federal communication commission 美國通信委員會EMC: electro megnetic compatibility 電磁兼容FCC 是個標(biāo)準(zhǔn)組織，EMC 是一個標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)頒布都有相應(yīng)的原因，標(biāo)準(zhǔn)和測試方法。53、何謂差分布線？差分信

52、號，有些也稱差動信號，用兩根完全一樣，極性相反的信號傳輸一路數(shù)據(jù)，依靠兩根信號電平差進行判決。為了保證兩根信號完全一致，在布線時要保持并行，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 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 仿真軟件是如何進行LAYOUT 仿真的？高速數(shù)字電路中，為了提高信號質(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

53、證50M 以上信號的穩(wěn)定性高速數(shù)字信號布線，關(guān)鍵是減小傳輸線對信號質(zhì)量的影響。因此，100M 以上的高速信號布局時要求信號走線盡量短。數(shù)字電路中，高速信號是用信號上升延時間來界定的。而 且 ，不 同種類的信號(如TTL,GTL,LVTT)L，確保信號質(zhì)量的方法不一樣。57、室外單元的射頻部分，中頻部分，乃至對室外單元進行監(jiān)控的低頻電路部分往往采用部署在同一PCB 上， 請問對這樣的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)計是一個很大的問題。很難有一個完美的解決方案。一般射頻電路在系統(tǒng)中都作為一個獨立的單板進行布局布線，甚至?xí)袑ｉT的屏蔽腔體。而且射頻電

54、路一般為單面或雙面板，電路較為簡單，所有這些都是為了減少對射頻電路分布參數(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，信號傳輸時延小。在混合電路設(shè)計中，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。之間用接地過孔帶和屏蔽盒屏蔽。58、對于射頻部分，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 的板級系統(tǒng)設(shè)計軟件，除了基本的電路設(shè)計功能外，還有專門的RF 設(shè)計模塊。在 RF 原理圖設(shè)計模塊中，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，對于分析仿真后的結(jié)果可以反標(biāo)回原理圖和PCB。 同時， 利用 Mentor 軟件的設(shè)計管理功能，可以方便的實現(xiàn)設(shè)計復(fù)用，設(shè)計派生，和協(xié)同設(shè)計。大大加速混合電路設(shè)計進程。手機板是典型的混合電路設(shè)計，很多大型手機設(shè)計制造商都利用Mentor 加安杰倫的eesoft 作為設(shè)計平臺。59、 mentor 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如何？Mentor Graphics