1、如何選擇板材料?

對(duì)于選擇板材，必須在滿足設(shè)計(jì)需求和可量產(chǎn)性以及成本的中間取得平衡點(diǎn)。設(shè)計(jì)需求包含電氣和機(jī)構(gòu)這兩個(gè)部分。而通常在設(shè)計(jì)非常高速的板子(大于GHz的頻率)時(shí)，這材質(zhì)問題會(huì)比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì)中，在幾個(gè)GHz的頻率時(shí)的介質(zhì)損耗(dielectricloss)會(huì)對(duì)信號(hào)衰減有很大的影響，可能就不適用。而就電氣來說，要注意介電常數(shù)(dielectricconstant)和介質(zhì)損在所設(shè)計(jì)的頻率是否合用。

2、如何避免高頻的干擾?

避免高頻干擾的基本思路為盡量降低高頻信號(hào)電磁場(chǎng)的干擾，也就所謂的串?dāng)_(Crosstalk)。可用拉大高速信號(hào)以及模擬信號(hào)之間的距離，或者加groundguard/shunttraces在模擬信號(hào)旁邊。還必須注意數(shù)字地對(duì)模擬地的噪聲干擾。

3、在高速設(shè)計(jì)中，如何去解決信號(hào)的完整性問題?

信號(hào)完整性基本上為阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號(hào)源的架構(gòu)以及輸出阻抗(outputimpedance)，走線的特性阻抗，負(fù)載端的特性，走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式為靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。

4、那差分布線方式是如何實(shí)現(xiàn)的?

差分對(duì)的布線有兩點(diǎn)要注意的，一為兩條線的長度要盡量一樣長，二是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一是兩條線走在同一走線層(side-by-side)，二為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side(并排,并肩)實(shí)現(xiàn)的方式比較多。

5、對(duì)于只有一個(gè)輸出端的時(shí)鐘信號(hào)線，是如何實(shí)現(xiàn)差分布線的?

要用差分布線時(shí)，一定是信號(hào)源和接收端也都是差分信號(hào)才有意義。故對(duì)只有一個(gè)輸出端的時(shí)鐘信號(hào)是無法使用差分布線的。

6、接收端差分線對(duì)之間可否加一匹配電阻?

接收端差分線對(duì)間的匹配電阻通常是會(huì)加的,其值應(yīng)該等于差分阻抗的值。這樣信號(hào)質(zhì)量才會(huì)好些。

7、為何差分對(duì)的布線要靠近并且平行?

對(duì)差分對(duì)的布線方式是要適當(dāng)?shù)目拷移叫小Ｋ^適當(dāng)?shù)目拷匆驗(yàn)檫@間距是會(huì)影響到差分阻抗(differentialimpedance)的值，而此值是設(shè)計(jì)差分對(duì)的重要參數(shù)。需要平行也是因?yàn)橐３植罘肿杩沟囊恢滦?。若兩線忽遠(yuǎn)忽近,差分阻抗就會(huì)不一致,就會(huì)影響信號(hào)完整性(signalintegrity)及時(shí)間延遲(timingdelay)。

8、如何處理實(shí)際布線中的一些理論沖突的問題

基本上,將模/數(shù)地分割隔離是對(duì)的。要注意的是信號(hào)走線盡量不要跨過有分割的地方(moat),還有不要讓電源和信號(hào)的回流電流路徑(returningcurrentpath)變太大。

晶振是模擬的正反饋振蕩電路,要有穩(wěn)定的振蕩信號(hào),必須滿足loopgain與phase的規(guī)范,而這模擬信號(hào)的振蕩規(guī)范很容易受到干擾,即使加groundguardtraces可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠(yuǎn),地平面上的噪聲也會(huì)影響正反饋振蕩電路。所以,一定要將晶振和芯片的距離進(jìn)可能靠近。

確實(shí)高速布線與EMI的要求有很多沖突。但基本原則是因EMI所加的電阻電容或ferritebead,不能造成信號(hào)的一些電氣特性不符合規(guī)范。所以,最好先用安排走線和PCB迭層的技巧來解決或減少EMI的問題,如高速信號(hào)走內(nèi)層。最后才用電阻電容或ferritebead的方式,以降低對(duì)信號(hào)的傷害。

9、如何解決高速信號(hào)的手工布線和自動(dòng)布線之間的矛盾?

現(xiàn)在較強(qiáng)的布線軟件的自動(dòng)布線器大部分都有設(shè)定約束條件來控制繞線方式及過孔數(shù)目。各家EDA公司的繞線引擎能力和約束條件的設(shè)定項(xiàng)目有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。例如,是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式,能否控制差分對(duì)的走線間距等。這會(huì)影響到自動(dòng)布線出來的走線方式是否能符合設(shè)計(jì)者的想法。另外,手動(dòng)調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對(duì)的關(guān)系。例如,走線的推擠能力,過孔的推擠能力,甚至走線對(duì)敷銅的推擠能力等等。所以,選擇一個(gè)繞線引擎能力強(qiáng)的布線器,才是解決之道。

10、關(guān)于testcoupon。

testcoupon是用來以TDR(TimeDomainReflectometer)測(cè)量所生產(chǎn)的PCB板的特性阻抗是否滿足設(shè)計(jì)需求。一般要控制的阻抗有單根線和差分對(duì)兩種情況。所以，testcoupon上的走線線寬和線距(有差分對(duì)時(shí))要與所要控制的線一樣。最重要的是測(cè)量時(shí)接地點(diǎn)的位置。為了減少接地引線(groundlead)的電感值，TDR探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信號(hào)的地方(probetip)，所以，testcoupon上量測(cè)信號(hào)的點(diǎn)跟接地點(diǎn)的距離和方式要符合所用的探棒。

11、在高速PCB設(shè)計(jì)中，信號(hào)層的空白區(qū)域可以敷銅，而多個(gè)信號(hào)層的敷銅在接地和接電源上應(yīng)如何分配?

一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。只是在高速信號(hào)線旁敷銅時(shí)要注意敷銅與信號(hào)線的距離，因?yàn)樗蟮你~會(huì)降低一點(diǎn)走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗，例如在dualstripline的結(jié)構(gòu)時(shí)。

12、是否可以把電源平面上面的信號(hào)線使用微帶線模型計(jì)算特性阻抗?電源和地平面之間的信號(hào)是否可以使用帶狀線模型計(jì)算?

是的，在計(jì)算特性阻抗時(shí)電源平面跟地平面都必須視為參考平面。例如四層板:頂層-電源層-地層-底層，這時(shí)頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。

13、在高密度印制板上通過軟件自動(dòng)產(chǎn)生測(cè)試點(diǎn)一般情況下能滿足大批量生產(chǎn)的測(cè)試要求嗎?

一般軟件自動(dòng)產(chǎn)生測(cè)試點(diǎn)是否滿足測(cè)試需求必須看對(duì)加測(cè)試點(diǎn)的規(guī)范是否符合測(cè)試機(jī)具的要求。另外，如果走線太密且加測(cè)試點(diǎn)的規(guī)范比較嚴(yán)，則有可能沒辦法自動(dòng)對(duì)每段線都加上測(cè)試點(diǎn)，當(dāng)然，需要手動(dòng)補(bǔ)齊所要測(cè)試的地方。

14、添加測(cè)試點(diǎn)會(huì)不會(huì)影響高速信號(hào)的質(zhì)量?

至于會(huì)不會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量就要看加測(cè)試點(diǎn)的方式和信號(hào)到底多快而定?；旧贤饧拥臏y(cè)試點(diǎn)(不用在線既有的穿孔(viaorDIPpin)當(dāng)測(cè)試點(diǎn))可能加在在線或是從在線拉一小段線出來。前者相當(dāng)于是加上一個(gè)很小的電容在在線，后者則是多了一段分支。這兩個(gè)情況都會(huì)對(duì)高速信號(hào)多多少少會(huì)有點(diǎn)影響，影響的程度就跟信號(hào)的頻率速度和信號(hào)緣變化率(edgerate)有關(guān)。影響大小可透過仿真得知。原則上測(cè)試點(diǎn)越小越好(當(dāng)然還要滿足測(cè)試機(jī)具的要求)分支越短越好。

15、若干PCB組成系統(tǒng)，各板之間的地線應(yīng)如何連接?

各個(gè)PCB板子相互連接之間的信號(hào)或電源在動(dòng)作時(shí)，例如A板子有電源或信號(hào)送到B板子，一定會(huì)有等量的電流從地層流回到A板子(此為Kirchoffcurrentlaw)。這地層上的電流會(huì)找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個(gè)不管是電源或信號(hào)相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個(gè)電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調(diào)整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個(gè)地方走)，降低對(duì)其它較敏感信號(hào)的影響。

16、能介紹一些國外關(guān)于高速PCB設(shè)計(jì)的技術(shù)書籍和數(shù)據(jù)嗎?

現(xiàn)在高速數(shù)字電路的應(yīng)用有通信網(wǎng)路和計(jì)算器等相關(guān)領(lǐng)域。在通信網(wǎng)路方面，PCB板的工作頻率已達(dá)GHz上下，疊層數(shù)就我所知有到40層之多。計(jì)算器相關(guān)應(yīng)用也因?yàn)樾酒倪M(jìn)步，無論是一般的PC或服務(wù)器(Server)，板子上的最高工作頻率也已經(jīng)達(dá)到400MHz(如Rambus)以上。因應(yīng)這高速高密度走線需求，盲埋孔(blind/buriedvias)、mircrovias及build-up制程工藝的需求也漸漸越來越多。這些設(shè)計(jì)需求都有廠商可大量生產(chǎn)。

17、兩個(gè)常被參考的特性阻抗公式：

微帶線(microstrip)Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)]其中，W為線寬，T為走線的銅皮厚度，H為走線到參考平面的距離，Er是PCB板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectricconstant)。此公式必須在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情況才能應(yīng)用。

帶狀線(stripline)Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]}其中，H為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在W/H<0.35及T/H<0.25的情況才能應(yīng)用。

18、差分信號(hào)線中間可否加地線?

差分信號(hào)中間一般是不能加地線。因?yàn)椴罘中盘?hào)的應(yīng)用原理最重要的一點(diǎn)便是利用差分信號(hào)間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如fluxcancellation，抗噪聲(noiseimmunity)能力等。若在中間加地線，便會(huì)破壞耦合效應(yīng)。

19、剛?cè)岚逶O(shè)計(jì)是否需要專用設(shè)計(jì)軟件與規(guī)范?國內(nèi)何處可以承接該類電路板加工?

可以用一般設(shè)計(jì)PCB的軟件來設(shè)計(jì)柔性電路板(FlexiblePrintedCircuit)。一樣用Gerber格式給FPC廠商生產(chǎn)。由于制造的工藝和一般PCB不同，各個(gè)廠商會(huì)依據(jù)他們的制造能力會(huì)對(duì)最小線寬、最小線距、最小孔徑(via)有其**。除此之外，可在柔性電路板的轉(zhuǎn)折處鋪些銅皮加以補(bǔ)強(qiáng)。至于生產(chǎn)的廠商可上網(wǎng)“FPC”當(dāng)關(guān)鍵詞查詢應(yīng)該可以找到。

20、適當(dāng)選擇PCB和外殼接地的點(diǎn)的原則為?

選擇PCB與外殼接地點(diǎn)選擇的原則，即是利用chassisground提供低阻抗的路徑給回流電流(returningcurrent)和控制此回流電流的路徑。比如，通常在高頻器件或者時(shí)鐘產(chǎn)生器的附近，可以借固定用的螺絲將PCB的地層和chassisground做連接，來盡量減小整個(gè)電流回路的面積，也就是減少電磁輻射。