總結(jié)了一些在用PCB設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題和設(shè)計(jì)技巧，希望對(duì)大家有幫助。

1、在電路板尺寸固定的情況下，如果設(shè)計(jì)中需要容納更多的功能，就往往需要提高PCB的走線密度，但是這樣有可能導(dǎo)致走線的相互干擾增強(qiáng)，同時(shí)走線過(guò)細(xì)也使阻抗無(wú)法降低，請(qǐng)專家介紹在高速(>100MHz)高密度PCB設(shè)計(jì)中的技巧?

在設(shè)計(jì)高速高密度PCB時(shí)，串?dāng)_(crosstalk interference)確實(shí)是要特別注意的，因?yàn)樗鼘?duì)時(shí)序(timing)與信號(hào)完整性(signal integrity)有很大的影響。以下提供幾個(gè)注意的地方：

1.控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。

2.走線間距的大小。一般?？吹降拈g距為兩倍線寬?？梢酝高^(guò)仿真來(lái)知道走線間距對(duì)時(shí)序及信號(hào)完整性的影響，找出可容忍的最小間距。不同芯片信號(hào)的結(jié)果可能不同。

3.選擇適當(dāng)?shù)亩私臃绞健?/p>

4.避免上下相鄰兩層的走線方向相同，甚至有走線正好上下重迭在一起，因?yàn)檫@種串?dāng)_比同層相鄰走線的情形還大。

5.利用盲埋孔(blind/buried via)來(lái)增加走線面積。但是PCB板的制作成本會(huì)增加。在實(shí)際執(zhí)行時(shí)確實(shí)很難達(dá)到完全平行與等長(zhǎng)，不過(guò)還是要盡量做到。

除此以外，可以預(yù)留差分端接和共模端接，以緩和對(duì)時(shí)序與信號(hào)完整性的影響。

2、模擬電源處的濾波經(jīng)常是用LC電路。但是為什么有時(shí)LC比RC濾波效果差?

LC與RC濾波效果的比較必須考慮所要濾掉的頻帶與電感值的選擇是否恰當(dāng)。因?yàn)殡姼械母锌?reactance)大小與電感值和頻率有關(guān)。如果電源的噪聲頻率較低，而電感值又不夠大，這時(shí)濾波效果可能不如RC。但是，使用RC濾波要付出的代價(jià)是電阻本身會(huì)耗能，效率較差，且要注意所選電阻能承受的功率。

3、濾波時(shí)選用電感，電容值的方法是什么?

電感值的選用除了考慮所想濾掉的噪聲頻率外，還要考慮瞬時(shí)電流的反應(yīng)能力。如果LC的輸出端會(huì)有機(jī)會(huì)需要瞬間輸出大電流，則電感值太大會(huì)阻礙此大電流流經(jīng)此電感的速度，增加紋波噪聲(ripple noise)。電容值則和所能容忍的紋波噪聲規(guī)范值的大小有關(guān)。紋波噪聲值要求越小，電容值會(huì)較大。而電容的ESR/ESL也會(huì)有影響。另外，如果這LC是放在開關(guān)式電源(switchingregulation power)的輸出端時(shí)，還要注意此LC所產(chǎn)生的極點(diǎn)零點(diǎn)(pole/zero)對(duì)負(fù)反饋控制(negative feedback control)回路穩(wěn)定度的影響。

4、如何盡可能的達(dá)到EMC要求，又不致造成太大的成本壓力?

PCB板上會(huì)因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強(qiáng)屏蔽效應(yīng)及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機(jī)構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)EMC的要求。以下僅就PCB板的設(shè)計(jì)技巧提供幾個(gè)降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應(yīng)。

1、盡可能選用信號(hào)斜率(slewrate)較慢的器件，以降低信號(hào)所產(chǎn)生的高頻成分。

2、注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對(duì)外的連接器。

3、注意高速信號(hào)的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)，以減少高頻的反射與輻射。

4、在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼?。特別注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計(jì)所需。

5、對(duì)外的連接器附近的地可與地層做適當(dāng)分割，并將連接器的地就近接到chassis ground。

6、可適當(dāng)運(yùn)用groundguard/shunt traces在一些特別高速的信號(hào)旁。但要注意guard/shunt traces對(duì)走線特性阻抗的影響。

7、電源層比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離。

5、當(dāng)一塊PCB板中有多個(gè)數(shù)/模功能塊時(shí)，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，原因何在?

將數(shù)/模地分開的原因是因?yàn)閿?shù)字電路在高低電位切換時(shí)會(huì)在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號(hào)的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號(hào)不交叉，模擬的信號(hào)依然會(huì)被地噪聲干擾。也就是說(shuō)數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠(yuǎn)時(shí)使用。

6、另一種作法是在確保數(shù)/模分開布局，且數(shù)/模信號(hào)走線相互不交叉的情況下，整個(gè)PCB板地不做分割，數(shù)/模地都連到這個(gè)地平面上。道理何在?

數(shù)模信號(hào)走線不能交叉的要求是因?yàn)樗俣壬钥斓臄?shù)字信號(hào)其返回電流路徑(return current path)會(huì)盡量沿著走線的下方附近的地流回?cái)?shù)字信號(hào)的源頭，若數(shù)模信號(hào)走線交叉，則返回電流所產(chǎn)生的噪聲便會(huì)出現(xiàn)在模擬電路區(qū)域內(nèi)。

7、在高速PCB設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，如何考慮阻抗匹配問(wèn)題?

在設(shè)計(jì)高速PCB電路時(shí)，阻抗匹配是設(shè)計(jì)的要素之一。而阻抗值跟走線方式有絕對(duì)的關(guān)系，例如是走在表面層(microstrip)或內(nèi)層(stripline/double stripline)，與參考層(電源層或地層)的距離，走線寬度，PCB材質(zhì)等均會(huì)影響走線的特性阻抗值。也就是說(shuō)要在布線后才能確定阻抗值。一般仿真軟件會(huì)因線路模型或所使用的數(shù)學(xué)算法的**而無(wú)法考慮到一些阻抗不連續(xù)的布線情況，這時(shí)候在原理圖上只能預(yù)留一些 terminators(端接)，如串聯(lián)電阻等，來(lái)緩和走線阻抗不連續(xù)的效應(yīng)。真正根本解決問(wèn)題的方法還是布線時(shí)盡量注意避免阻抗不連續(xù)的發(fā)生。

8、哪里能提供比較準(zhǔn)確的IBIS模型庫(kù)?

IBIS模型的準(zhǔn)確性直接影響到仿真的結(jié)果?；旧螴BIS可看成是實(shí)際芯片I/O buffer等效電路的電氣特性資料，一般可由SPICE模型轉(zhuǎn)換而得 (亦可采用測(cè)量，但**較多)，而SPICE的資料與芯片制造有絕對(duì)的關(guān)系，所以同樣一個(gè)器件不同芯片廠商提供，其SPICE的資料是不同的，進(jìn)而轉(zhuǎn)換后的IBIS模型內(nèi)之資料也會(huì)隨之而異。也就是說(shuō)，如果用了A廠商的器件，只有他們有能力提供他們器件準(zhǔn)確模型資料，因?yàn)闆](méi)有其它人會(huì)比他們更清楚他們的器件是由何種工藝做出來(lái)的。如果廠商所提供的IBIS不準(zhǔn)確，只能不斷要求該廠商改進(jìn)才是根本解決之道。

9、在高速PCB設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)該從那些方面去考慮EMC、EMI的規(guī)則呢?

一般EMI/EMC設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)考慮輻射(radiated)與傳導(dǎo)(conducted)兩個(gè)方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz)后者則是較低頻的部分(<30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分.一個(gè)好的EMI/EMC設(shè)計(jì)必須一開始布局時(shí)就要考慮到器件的位置, PCB迭層的安排, 重要聯(lián)機(jī)的走法, 器件的選擇等, 如果這些沒(méi)有事前有較佳的安排, 事后解決則會(huì)事倍功半, 增加成本. 例如時(shí)鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對(duì)外的連接器, 高速信號(hào)盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射, 器件所推的信號(hào)之斜率(slewrate)盡量小以減低高頻成分, 選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時(shí)注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲。另外，注意高頻信號(hào)電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loopimpedance盡量小)以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍。最后，適當(dāng)?shù)倪x擇PCB與外殼的接地點(diǎn)(chassisground)。

10、如何選擇EDA工具?

目前的pcb設(shè)計(jì)軟件中，熱分析都不是強(qiáng)項(xiàng)，所以并不建議選用，其它的功能1、3、4可以選擇PADS或Cadence性能價(jià)格比都不錯(cuò)。 PLD的設(shè)計(jì)的初學(xué)者可以采用PLD芯片廠家提供的集成環(huán)境，在做到百萬(wàn)門以上的設(shè)計(jì)時(shí)可以選用單點(diǎn)工具。

11、請(qǐng)推薦一種適合于高速信號(hào)處理和傳輸?shù)腅DA軟件。

常規(guī)的電路設(shè)計(jì)，INNOVEDA 的 PADS 就非常不錯(cuò)，且有配合用的仿真軟件，而這類設(shè)計(jì)往往占據(jù)了70%的應(yīng)用場(chǎng)合。在做高速電路設(shè)計(jì)，模擬和數(shù)字混合電路，采用Cadence的解決方案應(yīng)該屬于性能價(jià)格比較好的軟件，當(dāng)然Mentor的性能還是非常不錯(cuò)的，特別是它的設(shè)計(jì)流程管理方面應(yīng)該是最為優(yōu)秀的。(大唐電信技術(shù)專家王升)

12、對(duì)PCB板各層含義的解釋

Topoverlay ----頂層器件名稱，也叫 top silkscreen 或者 top component legend, 比如 R1 C5，IC10。bottomoverlay----同理multilayer-----如果你設(shè)計(jì)一個(gè)4層板，你放置一個(gè) free pad orvia，定義它作為multilay 那么它的pad就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在4個(gè)層上，如果你只定義它是top layer，那么它的pad就會(huì)只出現(xiàn)在頂層上。

13、2G以上高頻PCB設(shè)計(jì)，走線,排版,應(yīng)重點(diǎn)注意哪些方面?

2G以上高頻PCB屬于射頻電路設(shè)計(jì)，不在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)討論范圍內(nèi)。而射頻電路的布局(layout)和布線(routing)應(yīng)該和原理圖一起考慮的，因?yàn)椴季植季€都會(huì)造成分布效應(yīng)。而且，射頻電路設(shè)計(jì)一些無(wú)源器件是通過(guò)參數(shù)化定義，特殊形狀銅箔實(shí)現(xiàn)，因此要求EDA工具能夠提供參數(shù)化器件，能夠編輯特殊形狀銅箔。Mentor公司的boardstation中有專門的RF設(shè)計(jì)模塊，能夠滿足這些要求。而且，一般射頻設(shè)計(jì)要求有專門射頻電路分析工具，業(yè)界最著名的是agilent的eesoft，和Mentor的工具有很好的接口。

14、2G以上高頻PCB設(shè)計(jì)，微帶的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循哪些規(guī)則?

射頻微帶線設(shè)計(jì)，需要用三維場(chǎng)分析工具提取傳輸線參數(shù)。所有的規(guī)則應(yīng)該在這個(gè)場(chǎng)提取工具中規(guī)定。

15、對(duì)于全數(shù)字信號(hào)的PCB，板上有一個(gè)80MHz的鐘源。除了采用絲網(wǎng)(接地)外，為了保證有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，還應(yīng)該采用什么樣的電路進(jìn)行保護(hù)?

確保時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)能力，不應(yīng)該通過(guò)保護(hù)實(shí)現(xiàn)，一般采用時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片。一般擔(dān)心時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)能力，是因?yàn)槎鄠€(gè)時(shí)鐘負(fù)載造成。采用時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片，將一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)變成幾個(gè)，采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接。選擇驅(qū)動(dòng)芯片，除了保證與負(fù)載基本匹配，信號(hào)沿滿足要求(一般時(shí)鐘為沿有效信號(hào))，在計(jì)算系統(tǒng)時(shí)序時(shí)，要算上時(shí)鐘在驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)時(shí)延。

16、如果用單獨(dú)的時(shí)鐘信號(hào)板，一般采用什么樣的接口，來(lái)保證時(shí)鐘信號(hào)的傳輸受到的影響小?

時(shí)鐘信號(hào)越短，傳輸線效應(yīng)越小。采用單獨(dú)的時(shí)鐘信號(hào)板，會(huì)增加信號(hào)布線長(zhǎng)度。而且單板的接地供電也是問(wèn)題。如果要長(zhǎng)距離傳輸，建議采用差分信號(hào)。LVDS信號(hào)可以滿足驅(qū)動(dòng)能力要求，不過(guò)您的時(shí)鐘不是太快，沒(méi)有必要的。

17、27M,SDRAM時(shí)鐘線(80M-90M)，這些時(shí)鐘線二三次諧波剛好在VHF波段，從接收端高頻竄入后干擾很大。除了縮短線長(zhǎng)以外，還有那些好辦法?

如果是三次諧波大，二次諧波小，可能因?yàn)樾盘?hào)占空比為50%，因?yàn)檫@種情況下，信號(hào)沒(méi)有偶次諧波。這時(shí)需要修改一下信號(hào)占空比。此外，對(duì)于如果是單向的時(shí)鐘信號(hào)，一般采用源端串聯(lián)匹配。這樣可以抑制二次反射，但不會(huì)影響時(shí)鐘沿速率。源端匹配值，可以采用下圖公式得到。

18、什么是走線的拓?fù)浼軜?gòu)?

Topology,有的也叫routingorder.對(duì)于多端口連接的網(wǎng)絡(luò)的布線次序。

19、怎樣調(diào)整走線的拓?fù)浼軜?gòu)來(lái)提高信號(hào)的完整性?

這種網(wǎng)絡(luò)信號(hào)方向比較復(fù)雜，因?yàn)閷?duì)單向，雙向信號(hào)，不同電平種類信號(hào)，拓樸影響都不一樣，很難說(shuō)哪種拓樸對(duì)信號(hào)質(zhì)量有利。而且作前仿真時(shí)，采用何種拓樸對(duì)工程師要求很高，要求對(duì)電路原理，信號(hào)類型，甚至布線難度等都要了解。

20、怎樣通過(guò)安排迭層來(lái)減少EMI問(wèn)題?

首先，EMI要從系統(tǒng)考慮，單憑PCB無(wú)法解決問(wèn)題。層疊對(duì)EMI來(lái)講，我認(rèn)為主要是提供信號(hào)最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合，適當(dāng)比電源層外延，對(duì)抑制共模干擾有好處。

21、為何要鋪銅?

一般鋪銅有幾個(gè)方面原因。1，EMC.對(duì)于大面積的地或電源鋪銅，會(huì)起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND起到防護(hù)作用。2，PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果，或者層壓不變形，對(duì)于布線較少的PCB板層鋪銅。3，信號(hào)完整性要求，給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線。當(dāng)然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。

22、在一個(gè)系統(tǒng)中，包含了dsp和pld，請(qǐng)問(wèn)布線時(shí)要注意哪些問(wèn)題呢?

看你的信號(hào)速率和布線長(zhǎng)度的比值。如果信號(hào)在傳輸線上的時(shí)延和信號(hào)變化沿時(shí)間可比的話，就要考慮信號(hào)完整性問(wèn)題。另外對(duì)于多個(gè)DSP，時(shí)鐘，數(shù)據(jù)信號(hào)走線拓普也會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量和時(shí)序，需要關(guān)注。

23、除protel工具布線外，還有其他好的工具嗎?

至于工具，除了PROTEL，還有很多布線工具，如MENTOR的WG2000,EN2000系列和powerpcb，Cadence的allegro，zuken的cadstar,cr5000等，各有所長(zhǎng)。