從IC芯片的發(fā)展及封裝形式來看,芯片體積越來越小、引腳數越來越多;同時,由于近年來IC工藝的發(fā)展,使得其速度也越來越高。這就帶來了一個問題,即電子設計的體積減小導致電路的布局布線密度變大,而同時信號的頻率還在提高,從而使得如何處理高速信號問題成為一個設計能否成功的關鍵因素。隨著電子系統中邏輯復雜度和時鐘頻率的迅速提高,信號邊沿不斷變陡,印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統電氣性能的影響也越發(fā)重要。對于低頻設計,線跡互連和板層的影響可以不考慮,但當頻率超過50 MHz時,互連關系必須考慮,而在*定系統性能時還必須考慮印刷電路板板材的電參數。因此,高速系統的設計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串擾、傳輸線效應等信號完整性(Signal Integrity,SI)問題。當硬件工作頻率增高后,每一根布線網絡上的傳輸線都可能成為發(fā)射天線,對其他電子設備產生電磁輻射或與其他設備相互干擾,從而使硬件時序邏輯產生混亂。電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)的標準提出了解決硬件實際布線網絡可能產生的電磁輻射干擾以及本身抵抗外部電磁干擾的基本要求。1 高速數字電路設計的幾個基本概念在高速數字電路中,由于串擾、反射、過沖、振蕩、地彈、偏移等信號完整性問題,本來在低速電路中無需考慮的因素在這里就顯得格外重要;另外,隨著現有電氣系統耦合結構越來越復雜,電磁兼容性也變成了一個不能不考慮的問題。要解決高速電路設計的問題,首先需要真正明白高速信號的概念。高速不是就頻率的高低來說的,而是由信號的邊沿速度決定的,一般認為上升時間小于4倍信號傳輸延遲時可視為高速信號。即使在工作頻率不高的系統中,也會出現信號完整性的問題。這是由于隨著集成電路工藝的提高,所用器件I/O端口的信號邊沿比以前更陡更快,因此在工作時鐘不高的情況下也屬于高速器件,隨之帶來了信號完整性的種種問題。
高速數字PCB板的等線長是為了使各信號的延遲差保持在一個范圍內,保證系統在同一周期內讀取的數據的有效性(延遲差超過一個時鐘周期時會錯讀下一周期的數據),一般要求延遲差不超過1/4時鐘周期,單位長度的線延遲差也是固定的,延遲跟線寬,線長,銅厚,板層結構有關,但線過長會增大分布電容和分布電感,使信號質量,所以時鐘IC引腳一般都接RC端接,但蛇形走線并非起電感的作用,相反的,電感會使信號中的上升元中的高次諧波相移,造成信號質量惡化,所以要求蛇形線間距最少是線寬的兩倍,信號的上升時間越小就越易受分布電容和分布電感的影響.因為應用場合不同具不同的作用,如果蛇形走線在電腦板中出現,其主要起到一個濾波電感的作用,提高電路的抗干擾能力,電腦主機板中的蛇形走線,主要用在一些時鐘信號中,如CIClk,AGPClk,它的作用有兩點:1、阻抗匹配 2、濾波電感。對一些重要信號,如INTEL HUB架構中的HUBLink,一共13根,跑233MHz,要求必須嚴格等長,以消除時滯造成的隱患,繞線是解決辦法。一般來講,蛇形走線的線距>=2倍的線寬。PCI板上的蛇行線就是為了適應PCI 33MHzClock的線長要求。若在一般普通PCB板中,是一個分布參數的 LC濾波器,還可作為收音機天線的電感線圈,短而窄的蛇形走線可做保險絲等等.
吉林專業(yè)貼片SMT這里主要是說了從PCB設計封裝來解析選擇元件的技巧。元件的封裝包含很多信息,包含元件的尺寸,貼片SMT生產廠特別是引腳的相對位置關系,還有元件的焊盤類型。當然我們根據元件封裝選擇元件時還有一個要注意的地方是要考慮元件的外形尺寸。引腳位置關系:主要是指我們需要將實際的元件的引腳和PCB元件的封裝的尺寸對應起來。我們選擇不同的元件,雖然功能相同,但是元件的封裝很可能不一樣。我們需要保證PCB焊盤尺寸位置正確才能保證元件能正確焊接。焊盤的選擇:這個是我們需要考慮的比較多的地方。首先包括焊盤的類型。其類型包括兩種,一是電鍍通孔,一種是表貼類型。我們需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等因數。從制造角度看,表貼器件通常要比通孔器件便宜,而且一般可用性較高。對于我們一般設計來說,我們選擇表貼元件,不僅方便手工焊接,而且有利于查錯和調試過程中更好的連接焊盤和信號。其次我們還應該注意焊盤的位置。因為不同的位置,就代表元件實際當中不同的位置。我們如果不合理安排焊盤的位置,很有可能就會出現一個區(qū)域元件過密,而另外一個區(qū)域元件很稀疏的情況,當然情況更糟糕的是由于焊盤位置過近,導致元件之間空隙過小而無法焊接,下面就是我失敗的一個例子,我在一個光耦開關旁邊開了通孔,但是由于它們的位置過近,導致光耦開關焊接上去以后,通孔無法再放置螺絲了。另外一種情況就是我們要考慮焊盤如何焊接。在實際過程中我們常按一個特定的方向排列焊盤,焊接起來比較方便。元件的外形尺寸:在實際應用當中,一些元件(如有極性電容)可能有高度凈空限制,所以我們需要在元件選擇過程中加以考慮。我們在最初開始設計時,可以先畫一個基本的電路板外框形狀,然后放置上一些計劃要使用的大型或位置關鍵元件(如連接器)。這樣,就能直觀快速地看到(沒有布線的)電路板虛擬透視圖,并給出相對精確的電路板和元器件的相對定位和元件高度。這將有助于確保PCB經過裝配后元件能合適地放進外包裝(塑料制品、機箱、機框等)內。當然我們還可以從工具菜單中調用三維預覽模式瀏覽整塊電路板。對于元件的選擇,除了要依據設計要求外,還要選擇正規(guī)廠家所生產的產品,這樣才能保證實現你的設計目標。
【第Y招】多層板布線高頻電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須,也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段,合理的選擇一定層數的印制板尺寸,能充分利用中間層來設置屏蔽,更好地實現就近接地,并有效地降低寄生電感和縮短信號的傳輸長度,同時還能大幅度地降低信號的交叉干擾等,所有這些方法都對高頻電路的可靠性有利。有資料顯示,同種材料時,四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是,同時也存在一個問題,PCB半層數越高,制造工藝越復雜,單位成本也就越高,這就要求我們在進行PCB Layout時,除了選擇合適的層數的PCB板,還需要進行合理的元器件布局規(guī)劃,并采用正確的布線規(guī)則來完成設計?! 镜诙小扛咚匐娮悠骷苣_間的引線彎折越少越好 高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉折,可用45度折線或者圓弧轉折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強度,而在高頻電路中,滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。 【第三招】高頻電路器件管腳間的引線越短越好 信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的,高頻的信號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好?! 镜谒恼小扛哳l電路器件管腳間的引線層間交替越少越好 所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中所用的過孔(Via)越少越好。據側,一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數能顯著提高速度和減少數據出錯的可能性。