重慶專業(yè)線路板貼片在基于信號完整性計算機分析的PCB設計方法中,最為核心的部分就是PCB板級信號完整性模型的建立,線路板貼片生產商這是與傳統(tǒng)的設計方法的區(qū)別之處。SI模型的正確性將決定設計的正確性,而SI模型的可建立性則決定了這種設計方法的可行性。目前構成器件模型的方法有兩種:一種是從元器件的電學工作特性出發(fā),把元器件看成‘黑盒子’,測量其端口的電氣特性,提取器件模型,而不涉及器件的工作原理,稱為行為級模型。這種模型的代表是IBIS模型和S參數。其優(yōu)點是建模和使用簡單方便,節(jié)約資源,適用范圍廣泛,特別是在高頻、非線性、大功率的情況下行為級模型是一個選擇。缺點是精度較差,一致性不能保證,受測試技術和精度的影響。另一種是以元器件的工作原理為基礎,從元器件的數學方程式出發(fā),得到的器件模型及模型參數與器件的物理工作原理有密切的關系。SPICE 模型是這種模型中應用最廣泛的一種。其優(yōu)點是精度較高,特別是隨著建模手段的發(fā)展和半導體工藝的進步和規(guī)范,人們已可以在多種級別上提供這種模型,滿足不同的精度需要。缺點是模型復雜,計算時間長。一般驅動器和接收器的模型由器件廠商提供,傳輸線的模型通常從場分析器中提取,封裝和連接器的模型即可以由場分析器提取,又可以由制造廠商提供。在電子設計中已經有多種可以用于PCB板級信號完整性分析的模型,其中最為常用的有三種,分別是SPICE、IBIS和Verilog-AMS、VHDL-AMS。
1)專門用于探測的測試焊盤的直徑應該不小于0.9mm 。2) 測試焊盤周圍的空間應大于0.6mm 而小于5mm 。如果元器件的高度大于6. 7mm,那么測試焊盤應置于該元器件5mm 以外。3) 在距離印制電路板邊緣3mm 以內不要放置任何元器件或測試焊盤。4) 測試焊盤應放在一個網格中2.5mm孔的中心。如果有可能,允許使用標準探針和一個更可靠的固定裝置。5) 不要依靠連接器指針的邊緣來進行焊盤測試。測試探針很容易損壞鍍金指針。6) 避免鍍通孔-印制電路板兩邊的探查。把測試頂端通過孔放到印制電路板的非元器件/焊接面上。
相信對做硬件的工程師,畢業(yè)開始進公司時,在設計PCB時,老工程師都會對他說,PCB走線不要走直角,走線一定要短,電容一定要就近擺放等等。但是一開始我們可能都不了解為什么這樣做,就憑他們的幾句經驗對我們來說是遠遠不夠的哦,當然如果你沒有注意這些細節(jié)問題,今后又犯了,可能又會被他們罵,“都說了多少遍了電容一定要就近擺放,放遠了起不到效果等等”,往往經驗告訴我們其實那些老工程師也是只有一部分人才真正掌握其中的奧妙,我們一開始不會也不用難過,多看看資料很快就能掌握的。直到被罵好幾次后我們回去找相關資料,為什么設計PCB電容要就近擺放呢,等看了資料后就能了解一些,可是網上的資料很雜散,很少能找到一個很全方面講解的。下面這些內容是我轉載的一篇關于電容去耦半徑的講解,相信你看了之后可以很牛x的回答和避免類似問題的發(fā)生。老師問: 為什么去耦電容就近擺放呢?學生答: 因為它有有效半徑哦,放的遠了失效的。電容去耦的一個重要問題是電容的去耦半徑。大多數資料中都會提到電容擺放要盡量靠近芯片,多數資料都是從減小回路電感的角度來談這個擺放距離問題。確實,減小電感是一個重要原因,但是還有一個重要的原因大多數資料都沒有提及,那就是電容去耦半徑問題。如果電容擺放離芯片過遠,超出了它的去耦半徑,電容將失去它的去耦的作用。理解去耦半徑最好的辦法就是考察噪聲源和電容補償電流之間的相位關系。當芯片對電流的需求發(fā)生變化時,會在電源平面的一個很小的局部區(qū)域內產生電壓擾動,電容要補償這一電流(或電壓),就必須先感知到這個電壓擾動。信號在介質中傳播需要一定的時間,因此從發(fā)生局部電壓擾動到電容感知到這一擾動之間有一個時間延遲。同樣,電容的補償電流到達擾動區(qū)也需要一個延遲。因此必然造成噪聲源和電容補償電流之間的相位上的不一致。
如果阻抗變化只發(fā)生一次,例如線寬從8mil變到6mil后,一直保持6mil寬度這種情況,要達到突變處信號反射噪聲不超過電壓擺幅的5%這一噪聲預算要求,阻抗變化必須小于10%。這有時很難做到,以 FR4板材上微帶線的情況為例,我們計算一下。如果線寬8mil,線條和參考平面之間的厚度為4mil,特性阻抗為46.5歐姆。線寬變化到6mil后特性阻抗變成54.2歐姆,阻抗變化率達到了20%。反射信號的幅度必然超標。至于對信號造成多大影響,還和信號上升時間和驅動端到反射點處信號的時延有關。但至少這是一個潛在的問題點。幸運的是這時可以通過阻抗匹配端接解決問題。如果阻抗變化發(fā)生兩次,例如線寬從8mil變到6mil后,拉出2cm后又變回8mil。那么在2cm長6mil寬線條的兩個端點處都會發(fā)生反射,一次是阻抗變大,發(fā)生正反射,接著阻抗變小,發(fā)生負反射。如果兩次反射間隔時間足夠短,兩次反射就有可能相互抵消,從而減小影響。假設傳輸信號為1V,第Y次正反射有0.2V被反射,1.2V繼續(xù)向前傳輸,第二次反射有 -0.2*1.2 = 0.24v被反射回。再假設6mil線長度極短,兩次反射幾乎同時發(fā)生,那么總的反射電壓只有0.04V,小于5%這一噪聲預算要求。因此,這種反射是否影響信號,有多大影響,和阻抗變化處的時延以及信號上升時間有關。研究及實驗表明,只要阻抗變化處的時延小于信號上升時間的20%,反射信號就不會造成問題。如果信號上升時間為1ns,那么阻抗變化處的時延小于0.2ns對應1.2英寸,反射就不會產生問題。也就是說,對于本例情況,6mil寬走線的長度只要小于3cm就不會有問題。
產生網絡表:網絡表是電路原理圖設計(SCH)與印制電路板設計(PCB)之間的一座橋梁,它是電路板自動的靈魂。網絡表可以從電路原理圖中獲得,也可從印制電路板中提取出來。(3)印制電路板的設計:印制電路板的設計主要是針對PROTEL99的另外一個重要的部分PCB而言的,在這個過程中,我們借助PROTEL99提供的強大功能實現電路板的版面設計,完成高難度的等工作。但在實踐中,具體主要以下面細分步驟為主:一、電路版設計的先期工作1、利用原理圖設計工具繪制原理圖,并且生成對應的網絡表。當然,有些特殊情況下,如電路版比較簡單,已經有了網絡表等情況下也可以不進行原理圖的設計,直接進入PCB設計系統(tǒng),在PCB設計系統(tǒng)中,可以直接取用零件封裝,人工生成網絡表。2、手工更改網絡表將一些元件的固定用腳等原理圖上沒有的焊盤定義到與它相通的網絡上,沒任何物理連接的可定義到地或保護地等。將一些原理圖和PCB封裝庫中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫中的一致,特別是二、三極管等。二、畫出自己定義的非標準器件的封裝庫建議將自己所畫的器件都放入一個自己建立的PCB庫專用設計文件。三、設置PCB設計環(huán)境和繪制印刷電路的版框含中間的鏤空等1、進入PCB系統(tǒng)后的第Y步就是設置PCB設計環(huán)境,包括設置格點大小和類型,光標類型,版層參數,布線參數等等。大多數參數都可以用系統(tǒng)默認值,而且這些參數經過設置之后,符合個人的習慣,以后無須再去修改。2、規(guī)劃電路版,主要是確定電路版的邊框,包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當大小的焊盤。對于3mm的螺絲可用6.5~8mm的外徑和3.2~3.5mm內徑的焊盤對于標準板可從其它板或PCBizard中調入。注意-在繪制電路版地邊框前,一定要將當前層設置成KeepOut層,即禁止布線層。四、打開所有要用到的PCB庫文件后,調入網絡表文件和修改零件封裝這一步是非常重要的一個環(huán)節(jié),網絡表是PCB自動布線的靈魂,也是原理圖設計與印象電路版設計的接口,只有將網絡表裝入后,才能進行電路版的布線。在原理圖設計的過程中,ERC檢查不會涉及到零件的封裝問題。因此,原理圖設計時,零件的封裝可能被遺忘,在引進網絡表時可以根據設計情況來修改或補充零件的封裝。當然,可以直接在PCB內人工生成網絡表,并且指定零件封裝。
1. 從原理圖到PCB的設計流程建立元件參數——>輸入原理網表->設計參數設置->手工布局->手工布線->驗證設計——>復查->CAM輸出。2. 參數設置相鄰導線間距必須能滿足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產,間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓,在布線密度較低時,信號線的間距可適當地加大,對高、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距,一般情況下將走線間距設為8mil。焊盤內孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm,這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。當與焊盤連接的走線較細時,要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀,這樣的好處是焊盤不容易起皮,而是走線與焊盤不易斷開。3. 元器件布局實踐證明,即使電路原理圖設計正確,印制電路板設計不當,也會對電子設備的可靠性產生不利影響。例如,如果印制板兩條細平行線靠得很近,則會形成信號波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲;由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,因此,在設計印制電路板的時候,應注意采用正確的方法。每一個開關電源都有四個電流回路:◆ 電源開關交流回路◆ 輸出整流交流回路◆ 輸入信號源電流回路◆ 輸出負載電流回路輸入回路通過一個近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用;類似地,輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量,同時消除輸出負載回路的直流能量。所以,輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要,輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開關/整流回路之間的連接無法與電容的接線端直接相連,交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環(huán)境中去。電源開關交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流,這些電流中諧波成分很高,其頻率遠大于開關基頻,峰值幅度可高達持續(xù)輸入/輸出直流電流幅度的5倍,過渡時間通常約為50ns。這兩個回路最容易產生電磁干擾,因此必須在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路,每個回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進行放置,調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。