PCB Layout and SI 問答

1、 PCB Layout and SI 問答1.如何實現(xiàn)高速時鐘信號的差分布線？ 在高速設(shè)計中，如何解決信號的完整性問題？差分布線方式是如何實現(xiàn)的？對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現(xiàn)差分布線？專家解答: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。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

2、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實現(xiàn)的方式較多。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2.關(guān)于高速差分信號布線.在pcb上靠近平行走高速差分信號線對的時候，在阻抗匹配的情況下，由于兩線的相互耦合，會帶來很多好處。但是有觀點認為這樣會增大信號的衰減，影響傳輸距離。是不是這樣，為什么？我在一些大公司的評估板上看到高速布線有的盡量靠近且平行，而有的卻有意的使兩線距離忽遠忽近，我不懂那一種效果更好。我的信號1GHz以上

3、，阻抗為50歐姆。在用軟件計算時，差分線對也是以50歐姆來計算嗎？還是以100歐姆來算？接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？謝謝！專家解答:會使高頻信號能量衰減的原因一是導(dǎo)體本身的電阻特性(conductor loss), 包括集膚效應(yīng)(skin effect), 另一是介電物質(zhì)的dielectric loss。 這兩種因子在電磁理論分析傳輸線效應(yīng)(transmission line effect)時, 可看出他們對信號衰減的影響程度。 差分線的耦合是會影響各自的特性阻抗, 變的較小, 根據(jù)分壓原理(voltage divider)這會使信號源送到線上的電壓小一點。 至于, 因耦合而使信號衰減

4、的理論分析我并沒有看過, 所以我無法評論。對差分對的布線方式應(yīng)該要適當(dāng)?shù)目拷移叫小?所謂適當(dāng)?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differential 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(signalintegrity)及時間延遲(timing delay)。差分阻抗的計算是 2(Z11 - Z12), 其中, Z11是走線本身的特性阻抗, Z12是兩條差分線間因為耦合而產(chǎn)生的阻抗, 與線距有關(guān)。 所以, 要設(shè)計差分阻抗為100歐姆時, 走線本身的特性阻抗一定要稍大于

5、50歐姆。 至于要大多少, 可用仿真軟件算出來。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。 這樣信號品質(zhì)會好些。歡迎到3. 如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題.在實際布線中，很多理論是相互沖突的；例如： 1。處理多個模/數(shù)地的接法：理論上是應(yīng)該相互隔離的，但在實際的小型化、高密度布線中，由于空間的局限或者絕對的隔離會導(dǎo)致小信號模擬地走線過長，很難實現(xiàn)理論的接法。我的做法是：將模/數(shù)功能模塊的地分割成一個完整的孤島，該功能模塊的模/數(shù)地都連接在這一個孤島上。再通過溝道讓孤島和“大”地連接。不知這種做法是否正確？2。理論上晶振與CPU的連線應(yīng)該盡量短，由于結(jié)構(gòu)布局

6、的原因，晶振與CPU的連線比較長、比較細，因此受到了干擾，工作不穩(wěn)定，這時如何從布線解決這個問題？諸如此類的問題還有很多，尤其是高速PCB布線中考慮EMC、EMI問題，有很多沖突，很是頭痛，請問如何解決這些沖突？多謝！ 專家解答:A 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。B 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, 而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾, 即使加ground gua

7、rd 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。C 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疊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。4.模數(shù)部分關(guān)于抗干擾的問題.一些系統(tǒng)中經(jīng)常有A/D，問：要提高抗干擾性，除了模擬地和數(shù)字地分開只在電源一點連接，加粗地線和電源線外，希望專家給一

8、些好的意見和建議！專家解答:除了地要分開隔離外, 也要注意模擬電路部分的電源, 如果跟數(shù)字電路共享電源, 最好要加濾波線路。 另外, 數(shù)字信號和模擬信號不要有交錯, 尤其不要跨過分割地的地方(moat)。5.高速信號的自動布線.為了最大限度的保證高速信號質(zhì)量，我們都習(xí)慣于手工布線，但效率太低。使用自動布線器又無法監(jiān)控關(guān)鍵信號的繞線方式，過孔數(shù)目、位置等。手工走完關(guān)鍵信號再自動布線又會降低自動布線的布通率，而且自動布線結(jié)果的調(diào)整意味著更多的布線工作量，如何平衡以上矛盾，利用優(yōu)秀的布線器幫助完成高速信號的布線？專家解答:現(xiàn)在較強的布線軟件的自動布線器大部分都有設(shè)定約束條件來控制繞線方式及過孔數(shù)目。

9、 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。如果您對蔽公司Expedition有興趣試看看我們的繞線引擎, 請電21-64159380, 會有專人為您服務(wù)。 6關(guān)于test coupon.test coupon的

10、設(shè)計有什么規(guī)范可以參照嗎？如何根據(jù)板子的實際情況設(shè)計test coupon？有什么需要注意的問題？謝謝！專家解答:test coupon是用來以TDR (Time Domain Reflectometer) 測量所生產(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， test coupon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

11、點跟接地點的距離和方式要符合所用的探棒。 以下提供兩篇文章參考: 1. 2. http:/www.P notes)7.關(guān)于高速PCB設(shè)計中信號層空白區(qū)域敷銅接地問題.在高速PCB設(shè)計中，信號層的空白區(qū)域可以敷銅，那么多個信號層的敷銅是都接地好呢，還是一半接地，一半接電源好呢？專家解答:一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。 只是在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 stripline的結(jié)構(gòu)時。8. 特性阻抗.感謝您回答我上次的問題。上回您說電源平面和地平面基本上

12、都是金屬平面，所以對電場磁場都有屏蔽效應(yīng)，那我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嗎?電源和地平面之間的信號可以使用帶狀線模型計算嗎？專家解答: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。9.高速信號線的匹配問題.在高速板(如p4的主板)layour，為什么要求高速信號線(如cpu數(shù)據(jù)，地址信號線）要匹配? 如果不匹配會帶來什么隱患？其匹配的長度范圍（既信號線的時滯差）是由什么因素決定的，怎樣計算？專家解答:要求走線特性阻抗匹配的主要原因是要避免高速傳輸線效

13、應(yīng)(transmission line effect)所引起的反射(reflection)影響到信號完整性(signal integrity)和延遲時間(flight time)。也就是說如果不匹配，則信號會被反射影響其質(zhì)量。所有走線的長度范圍都是根據(jù)時序(timing)的要求所訂出來的。影響信號延遲時間的因素很多，走線長度只是其一。P4要求某些信號線長度要在某個范圍就是根據(jù)該信號所用的傳輸模式(common clock或source synchronous)下算得的timing margin，分配一部份給走線長度的允許誤差。 至于， 上述兩種模式時序的計算， 限于時間與篇幅不方便在此詳述，

14、請到下列網(wǎng)址 Pentium 4 Processor in the 423-pin Package/Intel 850 Chipset Platform Design Guide"。 其中 "Methodology for Determining Topology and Routing Guideline"章節(jié)內(nèi)有詳述。 10.測試點生成.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?添加測試點會不會影響高速信號的質(zhì)量？ 專家解答: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)范是否符合測試機具的要

15、求。另外，如果走線太密且加測試點的規(guī)范比較嚴，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。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(不用線上既有的穿孔(via or DIP pin)當(dāng)測試點)可能加在線上或是從線上拉一小段線出來。前者相當(dāng)于是加上一個很小的電容在線上，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)分支越短越好。11.如何選擇PCB板材?如何選擇PC

16、B板材?如何避免高速數(shù)據(jù)傳輸對周圍模擬小信號的高頻干擾,有沒有一些設(shè)計的基本思路?專家解答: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dielectric loss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)(dielectric constant)和介質(zhì)損在所設(shè)計的頻率是否合用。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)?？捎美蟾咚傩盘?/p>

17、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。12.PCB板各個層都代表什么意思.眾所周知PCB板包括很多層，但其中某些層的含義我還不是很清楚。mechanical，keepoutlayer,topoverlay,bottomoverlay, toppaste,bottompaste,topsolder,bottomsolder,drillguide,drilldrawing,multilayer這些層不知道它們的確切含義。希望您指教。專家解答: 在EDA軟件的專門術(shù)語中，有很多不是有相同定義的。以下就字

18、面上可能的意義來解釋。Mechnical: 一般多指板型機械加工尺寸標注層Keepoutlayer: 定義不能走線、打穿孔(via)或擺零件的區(qū)域。這幾個限制可以獨立分開定義。Topoverlay: 無法從字面得知其意義。多提供些訊息來進一步討論。Bottomoverlay: 無法從字面得知其意義?？啥嗵峁┬┯嵪磉M一步討論。Toppaste: 頂層需要露出銅皮上錫膏的部分。Bottompaste: 底層需要露出銅皮上錫膏的部分。Topsolder: 應(yīng)指頂層阻焊層，避免在制造過程中或?qū)砭S修時可能不小心的短路 Bottomsolder: 應(yīng)指底層阻焊層。Drillguide: 可能

19、是不同孔徑大小，對應(yīng)的符號，個數(shù)的一個表。Drilldrawing: 指孔位圖，各個不同的孔徑會有一個對應(yīng)的符號。Multilayer: 應(yīng)該沒有單獨這一層，能指多層板，針對單面板和雙面板而言。13.地的連接問題.一個系統(tǒng)往往分成若干個PCB，有電源、接口、主板等，各板之間的地線往往各有互連，導(dǎo)致形成許許多多的環(huán)路，產(chǎn)生諸如低頻環(huán)路噪聲，不知這個問題如何解決？專家解答: 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，

20、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。14.little problem .why the wien bridge can only be balanced at one frequency? even if the ratio of coupled resistors is varied專家解答: The operation principle

21、 of Wien bridge oscillator is positive feedback mechanism. The transfer function (or gain) of the Wien bridge oscillator (inLaplace transform) is Af(s)=A(s)/1-A(s)B(s), which A(s) is open loop gain of amplifier and B(s) is the gain of feedback network. To oscillate spontaneously, the Af(s) must appr

22、oach to infinity which implies denominator is zero. That is, the product of A(s) and B(s) need to be equal to 1. Due to the frequency dependence of A(s)B(s), there is only one frequency can make the denominator to be zero. That is why the Wien bridge only balance at one frequency. The oscillation fr

23、equency is determined by the resistors and capacitors in the positive feedback path, f=1/2psqrt(R1C1R2C2), where R1, C1, R2, C2 are the components in the positive feedback path. The components on negative feedback path arenothing to do with the oscillation frequency. The other intuitive insight to t

24、his concept of balancing at one frequency is to treat the network of positive feedback path as a frequency selector. There are a high-pass filter formed by a series capacitor with a grounded resistor and a low-pass filter formed by a series resistor with a grounded capacitor. The total effect is sim

25、ilar to a bandpass filter. There is a website to address this concept:erq.or.jp/japan/se-inoue/e_ckt18_2.htm#2.  15.如何估算特性阻抗。（1）能否提供一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)、公式和方法來估算布線的阻抗。（2）當(dāng)無法滿足阻抗匹配的要求時，是在信號線的末端加并聯(lián)的匹配電阻好，還是在信號線上加串聯(lián)的匹配電阻好。（3）差分信號線中間可否加地線。專家解答:        

26、60;   1.以下提供兩個常被參考的特性阻抗公式：           a.微帶線(microstrip)            Z=87/sqrt(Er+1.41)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)(dielectric constant)。此公式必須在0.1<(W/H

27、)<2.0及1<(Er)<15的情況才能應(yīng)用。            b.帶狀線(stripline)            Z=60/sqrt(Er)ln4H/0.67p(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。   &#

28、160;      最好還是用仿真軟件來計算比較準確。         2.選擇端接(termination)的方法有幾項因素要考慮:          a.信號源(source driver)的架構(gòu)和強度。          b.功率消耗(power consumption)的大小。&#

29、160;         c.對時間延遲的影響，這是最重要考慮的一點。         所以，很難說哪一種端接方式是比較好的。         3.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

30、中間加地線，便會破壞耦合效應(yīng)。16.關(guān)于特性阻抗的計算.我覺得信號線特性阻抗的微帶線和帶狀線模型都是要參考地平面的，現(xiàn)在我想問一下，如果信號線下面的銅皮都被掏空，沒有參考的地平面，該如何計算頂層的信號線的特性阻抗？另外，我看一些資料寫在消除信號線上噪聲方面，電源平面也可以和地平面起相同的作用，是嗎？專家解答: 沒有參考平面時電場與磁場的互動關(guān)系與有參考平面時不同，而這互動關(guān)系會影響到特性阻抗的值?，F(xiàn)在絕大部分特性阻抗的計算公式都是假設(shè)有參考平面的， 我還沒看到這種無參考平面的特性阻抗公式。但是，可以用TDR (Time Domain Reflectometer)對實際的板子做量測來得

31、到無參考平面的特性阻抗。信號線上的噪聲產(chǎn)生的原因是別的線上的信號所產(chǎn)生的電場和磁場的能量經(jīng)由mutual inductance及mutual capacitance而傳到被感染的信號線上。電源平面和地平面基本上都是金屬平面，所以對電場磁場都有屏蔽效應(yīng)(shielding effect)。17.關(guān)于高速PCB設(shè)計的技術(shù)書籍和資料.能介紹一些國外的目前關(guān)于高速PCB設(shè)計水平、加工能力、加工水平、加工材質(zhì)以及相關(guān)的技術(shù)書籍和資料嗎？專家解答: 現(xiàn)在高速數(shù)字電路的應(yīng)用有通信網(wǎng)路和計算機等相關(guān)領(lǐng)域。在通信網(wǎng)路方面，PCB板的工作頻率已達GHz上下，迭層數(shù)就我所知有到40層之多。計算機相關(guān)應(yīng)用也

32、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)。以下提供幾本不錯的技術(shù)書籍：       1.Howard W. Johnson，“High-Speed Digital Design - A Handbook of Black Magic”；   

33、0;   2.Stephen H. Hall，“High-Speed Digital System Design”；       3.Brian Yang，“Digital Signal Integrity”；18.有關(guān)柔性電路板的設(shè)計與加工.我公司打算采用柔性電路板設(shè)計來解決小型成像系統(tǒng)中信號傳送和電路板互接的問題。請問剛?cè)岚逶O(shè)計是否需要專用設(shè)計軟件與規(guī)范？另外國內(nèi)何處可以承接該類電路板加工？謝謝。專家解答: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Ge

34、rber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。19.PCB的布線調(diào)整.我想請問一個問題:因覺機器布的不如意,調(diào)整起來反而費時。我一般是用的手工布線,現(xiàn)在搞的PCB板多半要用引腳密度較大的貼片封裝芯片,而且?guī)Э偩€的(ABUS,DBUS,CBUS等),因工作頻率較高,故引線要盡可能短.自然的就是很密的信號線勻布在小范圍面積的板子上。我現(xiàn)感覺到花的時間較多的是調(diào)整這些密度大的信號線, 一是調(diào)整線間的距

35、離,使之盡可能的均勻。因為在布線的過程中,一般的都時不時的要改線。每改一次都要重新均勻每一根已布好的線的間距。越是布到最后，這種情況越是多。 二是調(diào)整線的寬度,使之在一定寬度中盡可能的容下新増加的線。一般一條線上有很多彎曲,一個彎就是一段,手工調(diào)整只能一段一段地調(diào)整,調(diào)整起來也費時間。 我想如果在布線的過程中,能按我的思路先粗粗地手工拉線,完了以后, 軟件能從這兩個方面幫我自動地調(diào)整?；蚴羌幢阋巡纪?，如要改線，也是粗粗地改一下，然后讓軟件調(diào)整。甚至，到最后我覺的需要調(diào)整元件的封裝，也就是說整片布線都需要調(diào)整，都讓軟件來干。那樣就要快多了.我用的是Protel98。我知道這軟件能做自動均勻調(diào)整元

36、件封裝的距離而不能自動調(diào)整線距和線寬?？赡苁瞧渲械囊恍┕δ芪疫€不會用,或是有其他什么辦法,在此請教一下。專家解答:線寬和線距是影響走線密度其中兩個重要的因素。一般在設(shè)計工作頻率較高的板子時，布線之前需要先決定走線的特性阻抗。在PCB迭層固定的情況下，特性阻抗會決定出符合的線寬。而線距則和串?dāng)_(Crosstalk)大小有絕對的關(guān)系。最小可以接受的線距決定于串?dāng)_對信號時間延遲與信號完整性的影響是否能接受。這最小線距可由仿真軟件做預(yù)仿真(pre-simulation)得到。也就是說，在布線之前，需要的線寬與最小線距應(yīng)該已經(jīng)決定好了，并且不能隨意更動，因為會影響特性阻抗和串?dāng)_。這也是為什幺大部分的ED

37、A布線軟件在做自動布線或調(diào)整時不會去動線寬和最小線距。如果這線寬和最小線距已經(jīng)設(shè)定好在布線軟件，則布線調(diào)整的方便與否就看軟件繞線引擎的能力強弱而定。如果您對蔽公司Expedition有興趣試看看我們的繞線引擎，請電21-64159380，會有專人為您服務(wù)。20. 自動布線及SI仿真工具比較.您能比較一下CandenceInnovedaMentorZuken公司各自的自動布線及SI仿真工具嗎？有沒有測試指標呢？專家解答:通常各公司自動布線引擎的算法多多少少都會有各自較喜歡的繞線模式，如果所測試的板子的繞線模式較符合某種算法，則那一個工具所表現(xiàn)的結(jié)果可能會較好，這也是為什么每家公司都有他們各自的數(shù)

38、據(jù)來宣稱他們的自動布線是最好的。所以，最好的測試方式就是用貴公司的設(shè)計在各家自動布線工具上來跑。測試的指針有繞線的完成率及所花的時間。仿真工具最重要的是仿真引擎的精確度及對線路的模型與算法是否符合貴公司設(shè)計的需求。例如，如果所設(shè)計的時鐘頻率為400MHz，這時仿真工具能否提供正確的AC loss模型就很重要。其它可考慮使用者接口是否方便操作，是否有定制化(customization)的方法，利于batch run。21.關(guān)于高速數(shù)字PCB .請問適當(dāng)選擇PCB與外殼接地的點的原則是什么？另外，一般PCB LAYOUT工程師總是根據(jù)DESIGN GUIDE/LAYOUT GUIDELINE做，我

39、想了解一般制定GUIDE的是硬件/系統(tǒng)工程師，還是資深PCB工程師？誰應(yīng)該對板級系統(tǒng)的性能負主要責(zé)任。謝謝！專家解答: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。誰應(yīng)該負責(zé)制定guideline可能每個公司有不同的情況而有不同安排。Guideline的制定必須對整個系統(tǒng)、芯片、電路動作原理有充分的了解，才能制定出符合電氣規(guī)范且可實現(xiàn)的guidel

40、ine。所以，以我個人的觀點，硬件系統(tǒng)工程師似乎較適合這個角色。當(dāng)然，資深PCB工程師可以提供在實際實現(xiàn)時的經(jīng)驗，使得這guideline可以實現(xiàn)的更好。22.電路板DEBUG應(yīng)從那幾個方面著手。請問板子設(shè)計好，生產(chǎn)出來，DEBUG應(yīng)從那幾個方面著手。專家解答: 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

41、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。 23. 現(xiàn)在常用的電子PCB設(shè)計軟件如何滿足電路抗干擾的要求?  現(xiàn)在有哪些PCB設(shè)計軟件,如何用PROTEL99合理的設(shè)計符合自己要求的PCB.比如如何滿足高頻電路的要求,如何考慮電路滿足抗干擾的要求? 謝謝!專家解答: 我沒有使用Protel的經(jīng)驗，以下僅就設(shè)計原理來討論。高頻數(shù)字電路

42、主要是考慮傳輸線效應(yīng)對信號質(zhì)量與時序(timing)的影響。如特性阻抗的連續(xù)與匹配，端接方式的選擇，拓樸(topology)方式的選擇，走線的長度與間距，時鐘(或strobe)信號skew的控制等。如果器件已經(jīng)固定，一般抗干擾的方式是拉大間距或加ground guard traces。 24.請教布線密度的問題.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?專家解答: 在設(shè)計高速高密度PCB時，串?dāng)_(

43、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：      1.控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。      2.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。      3.選擇適當(dāng)?shù)亩私臃绞健?#160; &

44、#160;   4.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迭在一起，因為這種串?dāng)_比同層相鄰走線的情形還大。      5.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。若對蔽公司的Expedition系列產(chǎn)品有興趣，請電21-64159380，會有專人為您服務(wù)。 25.關(guān)于lvds信號的布線.對于lvds低壓差分信號，原則上是布

45、線等長、平行，但實際上較難實現(xiàn)，是否能提供一些經(jīng)驗？貴公司產(chǎn)品是否有試用版？專家解答: 差分信號布線時要求等長且平行的原因有下列幾點：    1.平行的目的是要確保差分阻抗的完整性。平行間距不同的地方就等于是差分阻抗不連續(xù)。    2.等長的目的是想要確保時序(timing)的準確與對稱性。因為差分信號的時序跟這兩個信號交叉點(或相對電壓差值)有關(guān)，如果不等長，則此交叉點不會出現(xiàn)在信號振幅(swing amplitude)的中間，也會造成相鄰兩個時間間隔(time interval)不對稱，增加時序控制的難度。 &

46、#160;  3.不等長也會增加共模(common mode)信號的成分，影響信號完整性(signal integrity)。26.電源濾波的講究.請問，模擬電源處的濾波經(jīng)常是用LC電路。但是，我發(fā)現(xiàn)有時LC比RC濾波效果差，請問這是為什么，濾波時選用電感，電容值的方法是什么？專家解答: 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。電

47、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。27.關(guān)于EDA設(shè)計軟件的評估.最近聽說一家以色列的

48、公司Valor在國內(nèi)試推PCB layout的solution,不知該公司產(chǎn)品如何？專家解答:   抱歉，我不適合在這場合評論其它競爭對手的產(chǎn)品。我認為任何EDA軟件產(chǎn)品合不合用與要設(shè)計的產(chǎn)品的特性有關(guān)。例如，所設(shè)計的產(chǎn)品其走線密度是否很高，這可能對繞線引擎的推擠線功能有不同的需求。以下僅提供一些考慮的方向：    1.使用者的接口是否容易操作。    2.推擠線的能力(此項關(guān)系到繞線引擎的強弱)    3.鋪銅箔編輯銅箔的難易    4.走線規(guī)

49、則設(shè)定是否符合設(shè)計要求    5.機構(gòu)圖接口的種類。    6.零件庫的創(chuàng)建、管理、調(diào)用等是否容易    7.檢驗設(shè)計錯誤的能力是否完善28. pcb設(shè)計中需要注意哪些問題？ 專家解答:PCB設(shè)計時所要注意的問題隨著應(yīng)用產(chǎn)品的不同而不同。就象數(shù)字電路與仿真電路要注意的地方不盡相同那樣。以下僅概略的幾個要注意的原則。    1、PCB層疊的決定；包括電源層、地層、走線層的安排，各走線層的走線方向等。這些都會影響信號品質(zhì)，甚至電磁輻射問題。  

50、60; 2、電源和地相關(guān)的走線與過孔(via)要盡量寬，盡量大。    3、不同特性電路的區(qū)域配置。良好的區(qū)域配置對走線的難易，甚至信號質(zhì)量都有相當(dāng)大的關(guān)系。    4、要配合生產(chǎn)工廠的制造工藝來設(shè)定DRC (Design Rule Check)及與測試相關(guān)的設(shè)計(如測試點)。其它與電氣相關(guān)所要注意的問題就與電路特性有絕對的關(guān)系，例如，即便都是數(shù)字電路，是否注意走線的特性阻抗就要視該電路的速度與走線長短而定。 29. GSM 手機PCB設(shè)計.請問專家GSM手機PCB設(shè)計有什么要求和技巧? 專家解答:手機PCB設(shè)計上

51、的挑戰(zhàn)在于兩個地方：一是板面積小，二是有RF的電路。因為可用的板面積有限，而又有數(shù)個不同特性的電路區(qū)域，如RF電路、電源電路、 話音模擬電路、一般的數(shù)字電路等，它們都各有不同的設(shè)計需求。    1、首先必須將RF與非RF的電路在板子上做適當(dāng)?shù)膮^(qū)隔。因為RF的電源、地、及阻抗設(shè)計規(guī)范較嚴格。    2、因為板面積小，可能需要用盲埋孔(blind/buried via)以增加走線面積。    3、注意話音模擬電路的走線，不要被其它數(shù)字電路，RF電路等產(chǎn)生串?dāng)_現(xiàn)象。 除了拉大走線間距外，也可使用ground g

52、uard trace抑制串?dāng)_。    4、適當(dāng)做地層的分割， 尤其模擬電路的地要特別注意，不要被其它電路的地噪聲干擾。    5、注意各電路區(qū)域信號的回流電流路徑(return current path)， 避免增加串?dāng)_的可能性。30.線路板設(shè)計與EMC！線路板設(shè)計如果考慮EMC，必定提高不少成本。請問如何盡可能的答道EMC要求，又不致帶太大的成本壓力？謝謝。專家解答:  PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)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

53、，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)。    1、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。     2、注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。    3、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。    4、在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀?/p>

54、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)計所需。    5、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。    6、可適當(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。    7、電源層比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離。 31. 多個數(shù)/模地的接法 .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

55、分開，并分別在一點相連。這樣，一塊PCB板上的地將被分割成多塊，而且如何相互連接也大成問題。但有人采用另外一種辦法，即在確保數(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，這樣做有何道理，請專家指教。專家解答:  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)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)

56、域較遠時使用。另外，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(return current 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)。32.PCB仿真技術(shù).首先謝謝專家對本人上一個問題的解答。這次想請教關(guān)于仿真的問題。關(guān)于RF電路的PCB仿真，特別是涉及到EMC方面的仿真，我們正在尋求合適的工具。目前在用的Agilent的ADS工具不少人覺得技術(shù)支持不夠。專家解答:   提供兩個廠商給你參考：    1、APSim ()

57、0;    2、Ansoft () 33.請介紹制作PCB的EDA軟件.通常Protel比較流行，市面上的書也多。請介紹一下Protel,PowerPCB,orCAD等軟件的優(yōu)劣和適用場合。謝謝。專家解答: 我沒有太多使用這些軟件的經(jīng)驗, 以下僅提供幾個比較的方向：    1、使用者的接口是否容易操作；    2、推擠線的能力(此項關(guān)系到繞線引擎的強弱)；    3、鋪銅箔編輯銅箔的難易；    4、走線規(guī)則設(shè)定是否符合設(shè)計要

58、求；    5、機構(gòu)圖接口的種類；    6、零件庫的創(chuàng)建、管理、調(diào)用等是否容易；    7、檢驗設(shè)計錯誤的能力是否完善；34.關(guān)于PCB設(shè)計中的阻抗匹配問題.在高速PCB設(shè)計時為了防止反射就要考慮阻抗匹配，但由于PCB的加工工藝限制了阻抗的連續(xù)性而仿真又仿不到，在原理圖的設(shè)計時怎樣來考慮這個問題？另外關(guān)于IBIS模型，不知在那里能提供比較準確的IBIS模型庫。我們從網(wǎng)上下載的庫大多數(shù)都不太準確，很影響仿真的參考性。專家解答: 在設(shè)計高速PCB電路時，阻抗匹配是設(shè)計的要素之一。而阻抗值跟走線方式

59、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。IBIS模型的準確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資料，

60、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的資料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的資料是不同的，進而轉(zhuǎn)換后的IBIS模型內(nèi)之資料也會隨之而異。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確模型資料，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不準確， 只能不斷要求該廠商改進才是根本解決之道。35.有關(guān)高速PCB設(shè)計中的EMC、EMI問題.在高速PCB設(shè)計時我們使用的軟件都只不過是對設(shè)置好的EMC、EMI規(guī)則進行檢查，而設(shè)計者應(yīng)該從那些方面去考慮EMC、EMI的規(guī)則呢怎樣設(shè)置規(guī)則呢我使用的是CADENCE公司的軟件。專家解答:   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(<30MH