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PCB設(shè)計(jì)方法和技巧(4)


60、Mentor的PCB設(shè)計(jì)軟件對(duì)BGA、PGA、COB等封裝是如何支持的?
Mentor的autoactive RE由收購得來的veribest發(fā)展而來,是業(yè)界第一個(gè)無網(wǎng)格,任意角度布線器。
眾所周知,對(duì)于球柵陣列,COB器件,無網(wǎng)格,任意角度布線器是解決布通率的關(guān)鍵。
在最新的autoactive RE中,新增添了推擠過孔,銅箔,REROUTE等功能,使它應(yīng)用更方便。另外,他支持高速布線,包括有時(shí)延要求信號(hào)布線和差分對(duì)布線。
61、Mentor的PCB設(shè)計(jì)軟件對(duì)差分線隊(duì)的處理又如何?
Mentor軟件在定義好差分對(duì)屬性后,兩根差分對(duì)可以一起走線,嚴(yán)格保證差分對(duì)線寬,間距和長度差,遇到障礙可以自動(dòng)分開,在換層時(shí)可以選擇過孔方式。
62、在一塊12層PCB板上,有三個(gè)電源層2.2v,3.3v,5v,將三個(gè)電源各作在一層,地線該如何處理?
一般說來,三個(gè)電源分別做在三層,對(duì)信號(hào)質(zhì)量比較好。因?yàn)椴淮罂赡艹霈F(xiàn)信號(hào)跨平面層分割現(xiàn)象。跨分割是影響信號(hào)質(zhì)量很關(guān)鍵的一個(gè)因素,而仿真軟件一般都忽略了它。
對(duì)于電源層和地層,對(duì)高頻信號(hào)來說都是等效的。在實(shí)際中,除了考慮信號(hào)質(zhì)量外,電源平面耦合(利用相鄰地平面降低電源平面交流阻抗),層疊對(duì)稱,都是需要考慮的因素。
63、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PCB加工完成出廠前,都要經(jīng)過加電的網(wǎng)絡(luò)通斷測(cè)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(cè)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(cè)試檢查,這需要在PCB設(shè)計(jì)時(shí)添加ICT測(cè)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。
64、“機(jī)構(gòu)的防護(hù)”是不是機(jī)殼的防護(hù)?
是的。機(jī)殼要盡量嚴(yán)密,少用或不用導(dǎo)電材料,盡可能接地。
65、在芯片選擇的時(shí)候是否也需要考慮芯片本身的esd問題?
不論是雙層板還是多層板,都應(yīng)盡量增大地的面積。在選擇芯片時(shí)要考慮芯片本身的ESD特性,這些在芯片說明中一般都有提到,而且即使不同廠家的同一種芯片性能也會(huì)有所不同。設(shè)計(jì)時(shí)多加注意,考慮的全面一點(diǎn),做出電路板的性能也會(huì)得到一定的保證。但ESD的問題仍然可能出現(xiàn),因此機(jī)構(gòu)的防護(hù)對(duì)ESD的防護(hù)也是相當(dāng)重要的。
66、在做PCB板的時(shí)候,為了減小干擾,地線是否應(yīng)該構(gòu)成閉和形式?
在做PCB板的時(shí)候,一般來講都要減小回路面積,以便減少干擾,布地線的時(shí)候,也不 應(yīng)布成閉合形式,而是布成樹枝狀較好,還有就是要盡可能增大地的面積。
67、如果仿真器用一個(gè)電源,PCB板用一個(gè)電源,這兩個(gè)電源的地是否應(yīng)該連在一起?
如果可以采用分離電源當(dāng)然較好,因?yàn)槿绱穗娫撮g不易產(chǎn)生干擾,但大部分設(shè)備是有具體要求的。既然仿真器和PCB板用的是兩個(gè)電源,按我的想法是不該將其共地的。
68、一個(gè)電路由幾塊PCB板構(gòu)成,他們是否應(yīng)該共地?
一個(gè)電路由幾塊PCB構(gòu)成,多半是要求共地的,因?yàn)樵谝粋€(gè)電路中用幾個(gè)電源畢竟是不太實(shí)際的。但如果你有具體的條件,可以用不同電源當(dāng)然干擾會(huì)小些。
69、設(shè)計(jì)一個(gè)手持產(chǎn)品,帶LCD,外殼為金屬。測(cè)試ESD時(shí),無法通過ICE-1000-4-2的測(cè)試,CONTACT只能通過1100V,AIR可以通過6000V。ESD耦合測(cè)試時(shí),水平只能可以通過3000V,垂直可以通過4000V測(cè)試。CPU主頻為33MHZ。有什么方法可以通過ESD測(cè)試?
手持產(chǎn)品又是金屬外殼,ESD的問題一定比較明顯,LCD也恐怕會(huì)出現(xiàn)較多的不良現(xiàn)象。如果沒辦法改變現(xiàn)有的金屬材質(zhì),則建議在機(jī)構(gòu)內(nèi)部加上防電材料,加強(qiáng)PCB的地,同時(shí)想辦法讓LCD接地。當(dāng)然,如何操作要看具體情況。
70、設(shè)計(jì)一個(gè)含有DSP,PLD的系統(tǒng),該從那些方面考慮ESD?
就一般的系統(tǒng)來講,主要應(yīng)考慮人體直接接觸的部分,在電路上以及機(jī)構(gòu)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)。至于ESD會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成多大的影響,那還要依不同情況而定。干燥的環(huán)境下,ESD現(xiàn)象會(huì)比較嚴(yán)重,較敏感精細(xì)的系統(tǒng),ESD的影響也會(huì)相對(duì)明顯。雖然大的系統(tǒng)有時(shí)ESD影響并不明顯,但設(shè)計(jì)時(shí)還是要多加注意,盡量防患于未然。71、PCB設(shè)計(jì)中,如何避免串?dāng)_?
變化的信號(hào)(例如階躍信號(hào))沿傳輸線由A到B傳播,傳輸線C-D上會(huì)產(chǎn)生耦合信號(hào),變化的信號(hào)一旦結(jié)束也就是信號(hào)恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時(shí),耦合信號(hào)也就不存在了,因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號(hào)跳變的過程當(dāng)中,并且信號(hào)沿的變化(轉(zhuǎn)換率)越快,產(chǎn)生的串?dāng)_也就越大。空間中耦合的電磁場(chǎng)可以提取為無數(shù)耦合電容和耦合電感的集合,其中由耦合電容產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc,這個(gè)兩個(gè)信號(hào)極性相同;由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_SL,這兩個(gè)信號(hào)極性相反。耦合電感電容產(chǎn)生的前向串?dāng)_和反向串?dāng)_同時(shí)存在,并且大小幾乎相等,這樣,在受害網(wǎng)絡(luò)上的前向串?dāng)_信號(hào)由于極性相反,相互抵消,反向串?dāng)_極性相同,疊加增強(qiáng)。

串?dāng)_分析的模式通常包括默認(rèn)模式,三態(tài)模式和最壞情況模式分析。默認(rèn)模式類似我們實(shí)際對(duì)串?dāng)_測(cè)試的方式,即侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài)(高電平或低電平),然后計(jì)算串?dāng)_值。這種方式對(duì)于單向信號(hào)的串?dāng)_分析比較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害的網(wǎng)絡(luò)的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài),來檢測(cè)串?dāng)_大小。這種方式對(duì)雙向或復(fù)雜拓樸網(wǎng)絡(luò)比較有效。最壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài),仿真器計(jì)算所有默認(rèn)侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)每一個(gè)受害網(wǎng)絡(luò)的串?dāng)_的總和。這種方式一般只對(duì)個(gè)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,因?yàn)橐?jì)算的組合太多,仿真速度比較慢。
72、導(dǎo)帶,即微帶線的地平面的鋪銅面積有規(guī)定嗎?
對(duì)于微波電路設(shè)計(jì),地平面的面積對(duì)傳輸線的參數(shù)有影響。具體算法比較復(fù)雜(請(qǐng)參閱安杰倫的EESOFT有關(guān)資料)。而一般PCB數(shù)字電路的傳輸線仿真計(jì)算而言,地平面面積對(duì)傳輸線參數(shù)沒有影響,或者說忽略影響。
73、在EMC測(cè)試中發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的諧波超標(biāo)十分嚴(yán)重,只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計(jì)中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?
EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。
74、采用4層板設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中,為什么有些是雙面鋪地的,有些不是?
鋪地的作用有幾個(gè)方面的考慮:1,屏蔽;2,散熱;3,加固;4,PCB工藝加工需要。所以不管幾層板鋪地,首先要看它的主要原因。
這里我們主要討論高速問題,所以主要說屏蔽作用。表面鋪地對(duì)EMC有好處,但是鋪銅要盡量完整,避免出現(xiàn)孤島。一般如果表層器件布線較多,
很難保證銅箔完整,還會(huì)帶來內(nèi)層信號(hào)跨分割問題。所以建議表層器件或走線多的板子,不鋪銅。
75、對(duì)于一組總線(地址,數(shù)據(jù),命令)驅(qū)動(dòng)多個(gè)(多達(dá)4,5個(gè))設(shè)備(FLASH,SDRAM,其他外設(shè)...)的情況,在PCB布線時(shí),采用那種方式?
布線拓?fù)鋵?duì)信號(hào)完整性的影響,主要反映在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上信號(hào)到達(dá)時(shí)刻不一致,反射信號(hào)同樣到達(dá)某節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻不一致,所以造成信號(hào)質(zhì)量惡化。一般來講,星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以通過控制同樣長的幾個(gè)stub,使信號(hào)傳輸和反射時(shí)延一致,達(dá)到比較好的信號(hào)質(zhì)量。
在使用拓?fù)渲g,要考慮到信號(hào)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)情況、實(shí)際工作原理和布線難度。不同的buffer,對(duì)于信號(hào)的反射影響也不一致,所以星型拓?fù)洳⒉荒芎芎媒鉀Q上述數(shù)據(jù)地址總線連接到flash和sdram的時(shí)延,進(jìn)而無法確保信號(hào)的質(zhì)量;另一方面,高速的信號(hào)一般在dsp和sdram之間通信,flash加載時(shí)的速率并不高,所以在高速仿真時(shí)只要確保實(shí)際高速信號(hào)有效工作的節(jié)點(diǎn)處的波形,而無需關(guān)注flash處波形;星型拓?fù)浔容^菊花鏈等拓?fù)鋪碇v,布線難度較大,尤其大量數(shù)據(jù)地址信號(hào)都采用星型拓?fù)鋾r(shí)。
附圖是使用Hyperlynx仿真數(shù)據(jù)信號(hào)在DDR――DSP――FLASH拓?fù)溥B接,和DDR――FLASH――DSP連接時(shí)在150MHz時(shí)的仿真波形。
可以看到,第二種情形,DSP處信號(hào)質(zhì)量更好,而FLASH處波形較差,而實(shí)際工作信號(hào)時(shí)DSP和DDR處的波形


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