PCB设计方法与技巧,PCB Design Methods and Techniques
关键字:PCB设计方法,设计注意事项,蛇形走线,差分走线
1、如何选择pcb板材?
选择pcb板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的pcb板子(大于ghz的频率)时这材质问题会比较重要。例如,现在常用的fr-4材质,在几个ghz的频率时的介质损(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响,可能就不合用。就电气而言,要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。
2、如何避免高频干扰?
避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离,或加ground guard/shunt traces在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
3、在高速设计中,如何解决信号的完整性问题?
信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance),走线的特性阻抗,负载端的特性,走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是*端接(termination)与调整走线的拓朴。
4、差分布线方式是如何实现的?
差分对的布线有两点要注意,一是两条线的长度要尽量一样长,另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变,也就是要保持平行。平行的方式有两种,一为两条线走在同一走线层(side-by-side),一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者side-by-side实现的方式较多。
5、对于只有一个输出端的时钟信号线,如何实现差分布线?
要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。
6、接收端差分线对之间可否加一匹配电阻?
接收端差分线对间的匹配电阻通常会加, 其值应等于差分阻抗的值。这样信号品质会好些。
7、为何差分对的布线要*近且平行?
对差分对的布线方式应该要适当的*近且平行。所谓适当的*近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。
8、如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题
1. 基本上, 将模/数地分割隔离是对的。 要注意的是信号走线尽量不要跨过有分割的地方(moat), 还有不要让电源和信号的回流电流路径(returning current path)变太大。
2. 晶振是模拟的正反馈振荡电路, 要有稳定的振荡信号, 必须满足loop gain与phase的规范, 而这模拟信号的振荡规范很容易受到干扰, 即使加ground guard traces可能也无法完全隔离干扰。 而且离的太远, 地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 所以, 一定要将晶振和芯片的距离进可能*近。
3. 确实高速布线与emi的要求有很多冲突。 但基本原则是因emi所加的电阻电容或ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 最好先用安排走线和pcb叠层的技巧来解决或减少emi的问题, 如高速信号走内层。 最后才用电阻电容或ferrite bead的方式, 以降低对信号的伤害。
9、如何解决高速信号的手工布线和自动布线之间的矛盾?
现在较强的布线软件的自动布线器大部分都有设定约束条件来控制绕线方式及过孔数目。 各家eda公司的绕线引擎能力和约束条件的设定项目有时相差甚远。 例如, 是否有足够的约束条件控制蛇行线(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分对的走线间距等。 这会影响到自动布线出来的走线方式是否能符合设计者的想法。 另外, 手动调整布线的难易也与绕线引擎的能力有绝对的关系。 例如, 走线的推挤能力, 过孔的推挤能力, 甚至走线对敷铜的推挤能力等等。 所以, 选择一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。
选择pcb板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的pcb板子(大于ghz的频率)时这材质问题会比较重要。例如,现在常用的fr-4材质,在几个ghz的频率时的介质损(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响,可能就不合用。就电气而言,要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。
2、如何避免高频干扰?
避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离,或加ground guard/shunt traces在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
3、在高速设计中,如何解决信号的完整性问题?
信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance),走线的特性阻抗,负载端的特性,走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是*端接(termination)与调整走线的拓朴。
4、差分布线方式是如何实现的?
差分对的布线有两点要注意,一是两条线的长度要尽量一样长,另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变,也就是要保持平行。平行的方式有两种,一为两条线走在同一走线层(side-by-side),一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者side-by-side实现的方式较多。
5、对于只有一个输出端的时钟信号线,如何实现差分布线?
要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。
6、接收端差分线对之间可否加一匹配电阻?
接收端差分线对间的匹配电阻通常会加, 其值应等于差分阻抗的值。这样信号品质会好些。
7、为何差分对的布线要*近且平行?
对差分对的布线方式应该要适当的*近且平行。所谓适当的*近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。
8、如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题
1. 基本上, 将模/数地分割隔离是对的。 要注意的是信号走线尽量不要跨过有分割的地方(moat), 还有不要让电源和信号的回流电流路径(returning current path)变太大。
2. 晶振是模拟的正反馈振荡电路, 要有稳定的振荡信号, 必须满足loop gain与phase的规范, 而这模拟信号的振荡规范很容易受到干扰, 即使加ground guard traces可能也无法完全隔离干扰。 而且离的太远, 地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 所以, 一定要将晶振和芯片的距离进可能*近。
3. 确实高速布线与emi的要求有很多冲突。 但基本原则是因emi所加的电阻电容或ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 最好先用安排走线和pcb叠层的技巧来解决或减少emi的问题, 如高速信号走内层。 最后才用电阻电容或ferrite bead的方式, 以降低对信号的伤害。
9、如何解决高速信号的手工布线和自动布线之间的矛盾?
现在较强的布线软件的自动布线器大部分都有设定约束条件来控制绕线方式及过孔数目。 各家eda公司的绕线引擎能力和约束条件的设定项目有时相差甚远。 例如, 是否有足够的约束条件控制蛇行线(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分对的走线间距等。 这会影响到自动布线出来的走线方式是否能符合设计者的想法。 另外, 手动调整布线的难易也与绕线引擎的能力有绝对的关系。 例如, 走线的推挤能力, 过孔的推挤能力, 甚至走线对敷铜的推挤能力等等。 所以, 选择一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。
下一页
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。
举报投诉
发布评论请先 登录
相关推荐
HDMI模块的PCB设计
在前面各类设计的理论讲解、设计实操讲解、以及软件操作的讲解的过后,粉丝后台反馈想结合前面三种类型进行整体学习—模块设计,本期推出第一章HDMI模块的PCB设计,后续会继续更新各类模块的PCB设计教学,以及PCB设计理论、设计技巧
专业PCB设计,高速PCB设计,PCB设计外包, PCB Layout,PCB Design,PCB画板公司,PCB设计公司,迅安通科技公司介绍
专业PCB设计,高速PCB设计,PCB设计外包, PCB Layout,PCB Design,
发表于 10-13 15:48
pcb设计中如何设置坐标原点
在PCB设计中,坐标原点是一个非常重要的概念,它决定了PCB布局的起始位置和方向。 一、坐标原点的定义 坐标原点的概念 在PCB设计中,坐标原点是一个参考点,用于确定PCB布局的起始位
PCB设计与PCB制板的紧密关系
一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲PCB设计与PCB制板有什么关系?PCB设计与PCB制板的关系。PCB设计和制板是
PCB设计中的常见问题有哪些?
一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲PCB设计中的常见问题有哪些?PCB设计布局时容易出现的五大常见问题。在电子产品的开发过程中,PCB(Printed Circuit Board,印刷电路
多层pcb设计如何过孔的原理
一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲如何实现多层PCB的过孔?多层pcb设计过孔的方法。在现代电子行业中,多层PCB设计已经成为常见且重要的技术。多层
什么是PCB扇孔,PCB设计中对PCB扇孔有哪些要求
一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲 PCB扇孔什么意思?PCB设计中对PCB扇孔的要求及注意事项。什么是PCB扇孔?PCB设计中对
PCB设计阻抗不连续的原因及解决方法
一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲如何解决pcb设计阻抗不连续的问题?解决PCB设计中的阻抗不连续的方法。当涉及到PCB(Printed Circuit Board)设计时,阻抗一直
PCB设计软件有哪些 pcb设计软件哪个好用
PCB是电子产品最重要的组成之一,PCB设计软件在电子工程领域具有重要的作用。目前市面上有许多PCB设计软件,下面将详细介绍几款常用的软件并分析它们的特点和优缺点。 Altium Designer
PCB设计成败应该要注意的问题分享
在设计数据从原理图阶段转移到PCB设计阶段之后,进行PCB设计布局布线时,就需要提前定义好设计规则Design Rule。后续的整个PCB设计都需要遵守规则定义。包括基本的电气规则(间
发表于 12-14 16:47
•289次阅读
高速PCB设计中的射频分析与处理方法
挑战性的任务。本文将介绍高速PCB设计中常见的射频电路类型,以及每一种的处理方法和注意事项。 1. 高速PCB设计中的射频类型 高速PCB设计中的射频电路通常包括以下几种类型: 1.1
评论