在高速設(shè)計(jì)中，可控阻抗板和線路的特性阻抗問(wèn)題困擾著許多中國(guó)工程師。本文通過(guò)簡(jiǎn)單而且直觀的方法介紹了特性阻抗的基本性質(zhì)、計(jì)算和測(cè)量方法。在高速設(shè)計(jì)中，可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問(wèn)題之一。首先了解一下傳輸線的定義：傳輸線由兩個(gè)具有一定長(zhǎng)度的導(dǎo)體組成，一個(gè)導(dǎo)體用來(lái)發(fā)送信號(hào)，另一個(gè)用來(lái)接收信號(hào)(切記“回路”取代“地”的概念)。在一個(gè)多層板中，每一條線路都是傳輸線的組成部分，鄰近的參考平面可作為第二條線路或回路。一條線路成為“性能良好”傳輸線的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整個(gè)線路中保持恒定。線路板成為“可控阻抗板”的關(guān)鍵是使所有線路的特性阻抗?jié)M足一個(gè)規(guī)定值，通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線路板中，傳輸線性能良好的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整條線路中保持恒定。但是，究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最簡(jiǎn)單的方法是看信號(hào)在傳輸中碰到了什么。當(dāng)沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動(dòng)時(shí)，這類似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中，如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端(它位于發(fā)送線路和回路之間)，一旦連接，這個(gè)電壓波信號(hào)沿著該線以光速傳播，它的速度通常約為6英寸/納秒。當(dāng)然，這個(gè)信號(hào)確實(shí)是發(fā)送線路和回路之間的電壓差，它可以從發(fā)送線路的任何一點(diǎn)和回路的相臨點(diǎn)來(lái)衡量。圖2是該電壓信號(hào)的傳輸示意圖。Zen的方法是先“產(chǎn)生信號(hào)”，然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第Y個(gè)0.01納秒前進(jìn)了0.06英寸，這時(shí)發(fā)送線路有多余的正電荷，而回路有多余的負(fù)電荷，正是這兩種電荷差維持著這兩個(gè)導(dǎo)體之間的1伏電壓差，而這兩個(gè)導(dǎo)體又組成了一個(gè)電容器。在下一個(gè)0.01納秒中，又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調(diào)整到1伏特，這必須加一些正電荷到發(fā)送線路，而加一些負(fù)電荷到接收線路。每移動(dòng)0.06英寸，必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路，而把更多的負(fù)電荷加到回路。每隔0.01納秒，必須對(duì)傳輸線路的另外一段進(jìn)行充電，然后信號(hào)開(kāi)始沿著這一段傳播。電荷來(lái)自傳輸線前端的電池，當(dāng)沿著這條線移動(dòng)時(shí)，就給傳輸線的連續(xù)部分充電，因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進(jìn)0.01納秒，就從電池中獲得一些電荷(±Q)，恒定的時(shí)間間隔(±t)內(nèi)從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負(fù)電流實(shí)際上與流出的正電流相等，而且正好在信號(hào)波的前端，交流電流通過(guò)上、下線路組成的電容，結(jié)束整個(gè)循環(huán)過(guò)程。

PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)細(xì)致的工作，需要的就是細(xì)心和耐心。剛開(kāi)始做設(shè)計(jì)的新手經(jīng)常犯的錯(cuò)誤就是一些細(xì)節(jié)錯(cuò)誤。器件管腳弄錯(cuò)了，器件封裝用錯(cuò)了，管腳順序畫(huà)反了等等，有些可以通過(guò)飛線來(lái)解決，有些可能就讓一塊板子直接變成了廢品。畫(huà)封裝的時(shí)候多檢查一遍，投板之前把封裝打印出來(lái)和實(shí)際器件比一下，多看一眼，多檢查一遍不是強(qiáng)迫癥，只是讓這些容易犯的低級(jí)錯(cuò)誤盡量避免。否則設(shè)計(jì)的再好看的板子，上面布滿飛線，也就遠(yuǎn)談不上優(yōu)秀了。(二) 學(xué)會(huì)設(shè)置規(guī)則其實(shí)現(xiàn)在不光高級(jí)的PCB設(shè)計(jì)軟件需要設(shè)置布線規(guī)則，一些簡(jiǎn)單易用的PCB工具同樣可以進(jìn)行規(guī)則設(shè)置。人腦畢竟不是機(jī)器，那就難免會(huì)有疏忽有失誤。所以把一些容易忽略的問(wèn)題設(shè)置到規(guī)則里面，讓電腦幫助我們檢查，盡量避免犯一些低級(jí)錯(cuò)誤。另外，完善的規(guī)則設(shè)置能更好的規(guī)范后面的工作。所謂磨刀不誤砍柴工，板子的規(guī)模越復(fù)雜規(guī)則設(shè)置的重要性越突出?，F(xiàn)在很多EDA工具都有自動(dòng)布線功能，如果規(guī)則設(shè)置足夠詳細(xì)，讓工具自己幫你去設(shè)計(jì)，你在一旁喝杯咖啡，不是更愜意的事情嗎?(三) 為別人考慮的越多，自己的工作越少在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的時(shí)候，盡量多考慮一些最終使用者的需求。比如，如果設(shè)計(jì)的是一塊開(kāi)發(fā)板，那么在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮放置更多的絲印信息，這樣在使用的時(shí)候會(huì)更方便，不用來(lái)回的查找原理圖或者找設(shè)計(jì)人員支持了。如果設(shè)計(jì)的是一個(gè)量產(chǎn)產(chǎn)品，那么就要更多的考慮到生產(chǎn)線上會(huì)遇到的問(wèn)題，同類型的器件盡量方向一致，器件間距是否合適，板子的工藝邊寬度等等。這些問(wèn)題考慮的越早，越不會(huì)影響后面的設(shè)計(jì)，也可以減少后面支持的工作量和改板的次數(shù)?？瓷先ラ_(kāi)始設(shè)計(jì)上用的時(shí)間增加了，實(shí)際上是減少了自己后續(xù)的工作量。在板子空間信號(hào)允許的情況下，盡量放置更多的測(cè)試點(diǎn)，提高板子的可測(cè)性，這樣在后續(xù)調(diào)試階段同樣能節(jié)省更多的時(shí)間，給發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提供更多的思路。

第Y章 溶液濃度計(jì)算方法在印制電路板制造技術(shù)，各種溶液占了很大的比重，對(duì)印制電路板的最終產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵的作用。無(wú)論是選購(gòu)或者自配都必須進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。正確的計(jì)算才能確保各種溶液的成分在工藝范圍內(nèi)，對(duì)確保產(chǎn)品質(zhì)量起到重要的作用。根據(jù)印制電路板生產(chǎn)的特點(diǎn)，提供六種計(jì)算方法供同行選用。1.體積比例濃度計(jì)算：定義：是指溶質(zhì)(或濃溶液)體積與溶劑體積之比值。舉例：1：5硫酸溶液就是一體積濃硫酸與五體積水配制而成。2.克升濃度計(jì)算：定義：一升溶液里所含溶質(zhì)的克數(shù)。舉例：100克硫酸銅溶于水溶液10升，問(wèn)一升濃度是多少?100/10=10克/升3.重量百分比濃度計(jì)算定義：用溶質(zhì)的重量占全部溶液重理的百分比表示。

安徽開(kāi)發(fā)貼片SMT覆銅，就是將PCB上閑置的空間作為基準(zhǔn)面，然后用固體銅填充，這些銅區(qū)又稱為灌銅。開(kāi)發(fā)貼片SMT敷銅的意義在于，減小地線阻抗，提高抗干擾能力;降低壓降，提高電源效率;還有，與地線相連，減小環(huán)路面積。如果PCB的地較多，有SGND、AGND、GND，等等，如何覆銅?我的做法是，根據(jù)PCB板面位置的不同，分別以最主要的“地”作為基準(zhǔn)參考來(lái)獨(dú)立覆銅，數(shù)字地和模擬地分開(kāi)來(lái)敷銅自不多言。同時(shí)在覆銅之前，首先加粗相應(yīng)的電源連線：V5.0V、V3.6V、V3.3V(SD卡供電)，等等。這樣一來(lái)，就形成了多個(gè)不同形狀的多變形結(jié)構(gòu)。覆銅需要處理好幾個(gè)問(wèn)題：一是不同地的單點(diǎn)連接，二是晶振附近的覆銅，電路中的晶振為一高頻發(fā)射源，做法是在環(huán)繞晶振敷銅，然后將晶振的外殼另行接地。三是孤島(死區(qū))問(wèn)題，如果覺(jué)得很大，那就定義個(gè)地過(guò)孔添加進(jìn)去也費(fèi)不了多大的事。另外，大面積覆銅好還是網(wǎng)格覆銅好，不好一概而論。為什么呢?大面積覆銅，如果過(guò)波峰焊時(shí)，板子就可能會(huì)翹起來(lái)，甚至?xí)鹋?。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格的散熱性要好些。通常是高頻電路對(duì)抗干擾要求高的多用網(wǎng)格，低頻電路有大電流的電路等常用完整的鋪銅。補(bǔ)充下：在數(shù)字電路中，特別是帶MCU的電路中，兆級(jí)以上工作頻率的電路，敷銅的作用就是為了降低整個(gè)地平面的阻抗。更具體的處理方法我一般是這樣來(lái)操作的：各個(gè)核心模塊(也都是數(shù)字電路)在允許的情況下也會(huì)分區(qū)敷銅，然后再用線把各個(gè)敷銅連接起來(lái)，這樣做的目的也是為了減小各級(jí)電路之間的影響。對(duì)于數(shù)字電路模擬電路 混合的電路，地線的獨(dú)立走線，以及到最后到電源濾波電容處的匯總就不多說(shuō)了，大家都清楚。不過(guò)有一點(diǎn)：模擬電路里的地線分布，很多時(shí)候不能簡(jiǎn)單敷成一片銅皮就了事，因?yàn)槟M電路里很注重前后級(jí)的互相影響，而且模擬地也要求單點(diǎn)接地，所以能不能把模擬地敷成銅皮還得根據(jù)實(shí)際情況處理。(這就要求對(duì)所用到的模擬IC的一些特殊性能還是要了解的)

一、拿一塊PCB板，首先需要在紙上記錄好所有元?dú)饧男吞?hào)，參數(shù)以及位置，尤其是二極管、三級(jí)管的方向，IC缺口的方向。最好用數(shù)碼相機(jī)拍兩張?jiān)骷恢玫恼掌?。二、拆掉所有元件，要將PAD孔里的錫去掉。用酒精將板子擦洗干凈，然后放入掃描儀，在掃描儀掃描的時(shí)候要稍調(diào)高一下掃描的像素，得到較清晰的板子圖像。再用水紗紙將頂層和底層輕微打磨，打磨到銅膜發(fā)亮，放入掃描儀，啟動(dòng)PHOTOSHOP，用彩色方式將兩層分別掃入。注意，PCB在掃描儀內(nèi)擺放一定要橫平豎直，否則掃描的圖象就無(wú)法使用。三、調(diào)整畫(huà)布的對(duì)比度，明暗度，使有銅膜的部分和沒(méi)有銅膜的部分形成強(qiáng)烈對(duì)比，然后將圖轉(zhuǎn)為黑白，檢查線條是否清晰，如果不清晰，就要繼續(xù)調(diào)節(jié)。如果清晰，將圖存為黑白BMP格式兩個(gè)文件，如果發(fā)現(xiàn)圖形有問(wèn)題，還需用PHOTOSHOP進(jìn)行修正。四、將兩個(gè)BMP格式的文件分別轉(zhuǎn)為PROTEL格式文件，在PROTEL中調(diào)入兩層，如果兩層的PAD和VIA的位置基本重合，表明前幾個(gè)步驟做的很好，如果有偏差，則重復(fù)第三步，直到吻合為止，將TOP層的BMP轉(zhuǎn)化為T(mén)OP.PCB，注意要轉(zhuǎn)化到SILK層，就是黃色的那層，然后你在TOP層描線就是了，并且根據(jù)第二步的圖紙放置器件。畫(huà)完后將SILK層刪掉,不斷重復(fù)知道繪制好所有的層。五、在PROTEL中將TOP.PCB和BOT.PCB調(diào)入，合為一個(gè)圖就OK了。用激光打印機(jī)將TOP LAYER，BOTTOM LAYER分別打印到透明膠片上(1：1的比例)，把膠片放到那塊PCB上，比較一下是否有誤，如果沒(méi)錯(cuò)，就算成功。

Via hole導(dǎo)通孔起線路互相連結(jié)導(dǎo)通的作用，電子行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)PCB的發(fā)展，也對(duì)印制板制作工藝和表面貼裝技術(shù)提出更高要求。Via hole塞孔工藝應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)應(yīng)滿足下列要求：(一)導(dǎo)通孔內(nèi)有銅即可，阻焊可塞可不塞;(二)導(dǎo)通孔內(nèi)必須有錫鉛，有一定的厚度要求(4微米)，不得有阻焊油墨入孔，造成孔內(nèi)藏錫珠;(三)導(dǎo)通孔必須有阻焊油墨塞孔，不透光，不得有錫圈，錫珠以及平整等要求。隨著電子產(chǎn)品向“輕、薄、短、小”方向發(fā)展，PCB也向高密度、高難度發(fā)展，因此出現(xiàn)大量SMT、BGA的PCB，而客戶在貼裝元器件時(shí)要求塞孔，主要有五個(gè)作用：(一)防止PCB過(guò)波峰焊時(shí)錫從導(dǎo)通孔貫穿元件面造成短路;特別是我們把過(guò)孔放在BGA焊盤(pán)上時(shí)，就必須先做塞孔，再鍍金處理，便于BGA的焊接。(二)避免助焊劑殘留在導(dǎo)通孔內(nèi);(三)電子廠表面貼裝以及元件裝配完成后PCB在測(cè)試機(jī)上要吸真空形成負(fù)壓才完成：(四)防止表面錫膏流入孔內(nèi)造成虛焊，影響貼裝;