PCB設(shè)計問答集

71、PCB 設(shè)計中，如何避免串?dāng)_？

變化的信號（例如階躍信號）沿傳輸線由 A 到 B 傳播，傳輸線 C-D 上會產(chǎn)生耦合信號，變化的信號一旦結(jié)束也就是信號恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時，耦合信號也就不存在了，因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號跳變的過程當(dāng)中，并且信號沿的變化（轉(zhuǎn)換率）越快，產(chǎn)生的串?dāng)_也就越大?？臻g中耦合的電磁場可以提取為無數(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)_信號在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc，這個兩個信號極性相同；由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_ SL，這兩個信號極性相反。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)_信號由于極性相反，相互抵消，反向串?dāng)_極性相同，迭加增強。串?dāng)_分析的模式通常包括默認模式，三態(tài)模式和最壞情況模式分析。默認模式類似我們實際對串?dāng)_測試的方式，即侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器保持初始狀態(tài)（高電平或低電平），然后計算串?dāng)_值。這種方式對于單向信號的串?dāng)_分析比較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害的網(wǎng)絡(luò)的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài)，來檢測串?dāng)_大小。這種方式對雙向或復(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)動器保持初始狀態(tài)，仿真器計算所有默認侵害網(wǎng)絡(luò)對每一個受害網(wǎng)絡(luò)的串?dāng)_的總和。這種方式一般只對個別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)進行分析，因為要計算的組合太多，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？
對于微波電路設(shè)計，地平面的面積對傳輸線的參數(shù)有影響。具體算法比較復(fù)雜（請參閱安杰倫的EESOFT 有關(guān)資料）。而一般 PCB 數(shù)字電路的傳輸線仿真計算而言，地平面面積對傳輸線參數(shù)沒有影響，或者說忽略影響。
73、在 EMC 測試中發(fā)現(xiàn)時鐘信號的諧波超標十分嚴重，只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB 設(shè)計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 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，還會帶來內(nèi)層信號跨分割問題。所以建議表層器件或走線多的板子，不鋪銅。
75、對于一組總線（地址，數(shù)據(jù)，命令）驅(qū)動多個（多達 4，5 個）設(shè)備（FLASH,SDRAM,其他外設(shè)...）的情況，在 PCB 布線時，采用那種方式？
布線拓撲對信號完整性的影響，主要反映在各個節(jié)點上信號到達時刻不一致，反射信號同樣到達某節(jié)點的時刻不一致，所以造成信號質(zhì)量惡化。一般來講，星型拓撲結(jié)構(gòu)，可以通過控制同樣長的幾個 stub，使信號傳輸和反射時延一致，達到比較好的信號質(zhì)量。 在使用拓撲之間，要考慮到信號拓撲節(jié)點情況、實際工作原理和布線難度。不同的 buffer，對于信號的反射影響也不一致，所以星型拓撲并不能很好解決上述數(shù)據(jù)地址總線連接到 flash 和 sdram 的時延，進而無法確保信號的質(zhì)量；另一方面，高速的信號一般在dsp 和 sdram 之間通信，flash 加載時的速率并不高，所以在高速仿真時只要確保實際高速信號有效工作的節(jié)點處的波形，而無需關(guān)注 flash 處波形；星型拓撲比較菊花鏈等拓撲來講，布線難度較大，尤其大量數(shù)據(jù)地址信號都采用星型拓撲時。附圖是使用Hyperlynx 仿真數(shù)據(jù)信號在DDR——DSP——FLASH 拓撲連接，和 DDR——FLASH——DSP 連接時在 150MHz 時的仿真波形。 可以看到，第二種情形，DSP 處信號質(zhì)量更好，而 FLASH 處波形較差，而實際工作信號時 DSP 和 DDR 處的波形。
76、頻率 30M 以上的 PCB，布線時使用自動布線還是手動布線；布線的軟件功能都一樣嗎？
是否高速信號是依據(jù)信號上升沿而不是絕對頻率或速度。自動或手動布線要看軟件布線功能的支持，有些布線手工可能會優(yōu)于自動布線，但有些布線，例如查分布線，總線時延補償布線，自動布線的效果和效率會遠高于手工布線。一般 PCB 基材主要由樹脂和玻璃絲布混合構(gòu)成，由于比例不同，介電常數(shù)和厚度都不同。一般樹脂含量高的，介電常數(shù)越小，可以更薄。具體參數(shù)，可以向 PCB 生產(chǎn)廠家咨詢。另外，隨著新工藝出現(xiàn)，還有一些特殊材質(zhì)的 PCB 板提供給諸如超厚背板或低損耗射頻板需要。
77、在 PCB 設(shè)計中，通常將地線又分為保護地和信號地；電源地又分為數(shù)字地和模擬地，為什么要對地線進行劃分？
劃分地的目的主要是出于 EMC 的考慮，擔(dān)心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會對其他信號，特別是模擬信號通過傳導(dǎo)途徑有干擾。至于信號的和保護地的劃分，是因為 EMC 中 ESD 靜放電的考慮，類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分，最終的大地只有一個。只是噪聲瀉放途徑不同而已。
78、在布時鐘時，有必要兩邊加地線屏蔽嗎？
是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串?dāng)_/EMI 情況來決定，而且如對屏蔽地線的處理不好，有可能反而會使情況更糟。
79、布不同頻率的時鐘線時有什么相應(yīng)的對策？
對時鐘線的布線，最好是進行信號完整性分析，制定相應(yīng)的布線規(guī)則，并根據(jù)這些規(guī)則來進行布線。
80、PCB 單層板手工布線時，是放在頂層還是底層？
如果是頂層放器件，底層布線。