PCB的設計基礎介紹

31、如何選擇 EDA 工具?

目前的 pcb 設計軟件中，熱分析都不是強項，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。 PLD 的設計的初學(xué)者可以采用 PLD 芯片廠(chǎng)家提供的集成環(huán)境，在做到百萬(wàn)門(mén)以上的設計時(shí)可以選用單點(diǎn)工具。

32、請推薦一種適合于高速信號處理和傳輸的 EDA 軟件。

常規的電路設計，INNOVEDA 的 PADS 就非常不錯，且有配合用的仿真軟件，而這類(lèi)設計往往占據了 70%的應用場(chǎng)合。在做高速電路設計，模擬和數字混合電路，采用 Cadence 的解決方案應該屬于性能價(jià)格比較好的軟件，當然 Mentor 的性能還是非常不錯的，特別是它的設計流程管理方面應該是最為優(yōu)秀的。(大唐電信技術(shù)專(zhuān)家 王升)

33、對 PCB 板各層含義的解釋

Topoverlay ----頂層器件名稱(chēng)， 也叫 top silkscreen 或者 top component legend, 比如 R1 C5,

IC10.bottomoverlay----同理 multilayer-----如果你設計一個(gè) 4 層板，你放置一個(gè) free pad or via, 定義它作為multilay 那么它的 pad 就會(huì )自動(dòng)出現在 4 個(gè)層 上，如果你只定義它是 top layer, 那么它的 pad 就會(huì )只出現在頂層上。

34、2G 以上高頻 PCB 設計，走線(xiàn),排版,應重點(diǎn)注意哪些方面?

2G 以上高頻 PCB 屬于射頻電路設計，不在高速數字電路設計討論范圍內。而 射 頻電路的布局(layout)和布線(xiàn)(routing)應該和原理圖一起考慮的，因為布局布線(xiàn)都會(huì )造成分布效應。而且，射頻電路設計一些無(wú)源器件是通過(guò)參數化定義，特殊形狀銅箔實(shí)現，因此要求 EDA 工具能夠提供參數化器件，能夠編輯特殊形狀銅箔。Mentor 公司的 boardstation 中有專(zhuān)門(mén)的 RF 設計模塊，能夠滿(mǎn)足這些要求。而且，一般射頻設計要求有專(zhuān)門(mén)射頻電路分析工具，業(yè)界最著(zhù)名的是 agilent 的 eesoft，和 Mentor 的工具有很好的接口。

35、2G 以上高頻 PCB 設計，微帶的設計應遵循哪些規則?

射頻微帶線(xiàn)設計，需要用三維場(chǎng)分析工具提取傳輸線(xiàn)參數。所有的規則應該在這個(gè)場(chǎng)提取工具中規定。

36、對于全數字信號的 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動(dòng)能力，還應該采用什么樣的電路進(jìn)行保護?

確保時(shí)鐘的驅動(dòng)能力，不應該通過(guò)保護實(shí)現，一般采用時(shí)鐘驅動(dòng)芯片。一般擔心時(shí)鐘驅動(dòng)能力，是因為多個(gè)時(shí)鐘負載造成。采用時(shí)鐘驅動(dòng)芯片，將一個(gè)時(shí)鐘信號變成幾個(gè)，采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接。選擇驅動(dòng)芯片，除了保證與負載基本匹配，信號沿滿(mǎn)足要求(一般時(shí)鐘為沿有效信號)，在計算系統時(shí)序時(shí)，要算上時(shí)鐘在驅動(dòng)芯片內時(shí)延。

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

時(shí)鐘信號越短，傳輸線(xiàn)效應越小。采用單獨的時(shí)鐘信號板，會(huì )增加信號布線(xiàn)長(cháng)度。而且單板的接地供電也是問(wèn)題。如果要長(cháng)距離傳輸，建議采用差分信號。LVDS 信號可以滿(mǎn)足驅動(dòng)能力要求，不過(guò)您的時(shí)鐘不是太快，沒(méi)有必要。

38、27M,SDRAM 時(shí)鐘線(xiàn)(80M-90M)，這些時(shí)鐘線(xiàn)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(xiàn)長(cháng)以外，還有那些好辦法?

如果是三次諧波大，二次諧波小，可能因為信號占空比為 50%，因為這種情況下，信號沒(méi)有偶次諧波。這時(shí)需要修改一下信號占空比。此外，對于如果是單向的時(shí)鐘信號，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。

39、什么是走線(xiàn)的拓撲架構?

Topology,有的也叫 routing order.對于多端口連接的網(wǎng)絡(luò )的布線(xiàn)次序。

40、怎樣調整走線(xiàn)的拓撲架構來(lái)提高信號的完整性?

這種網(wǎng)絡(luò )信號方向比較復雜，因為對單向，雙向信號，不同電平種類(lèi)信號，拓樸影響都不一樣，很難說(shuō)哪種拓樸對信號質(zhì)量有利。而且作前仿真時(shí)，采用何種拓樸對工程師要求很高，要求對電路原理，信號類(lèi)型，甚至布線(xiàn)難度等都要了解。

41、怎樣通過(guò)安排疊層來(lái)減少 EMI 問(wèn)題?

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

42、為何要鋪銅?

一般鋪銅有幾個(gè)方面原因。1，EMC.對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，對于布線(xiàn)較少的PCB 板層鋪銅。3，信號完整性要求，給高頻數字信號一個(gè)完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡(luò )的布線(xiàn)。當然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。

43、在一個(gè)系統中，包含了 dsp 和 pld，請問(wèn)布線(xiàn)時(shí)要注意哪些問(wèn)題呢?

看你的信號速率和布線(xiàn)長(cháng)度的比值。如果信號在傳輸在線(xiàn)的時(shí)延和信號變化沿時(shí)間可比的話(huà)，就要考慮信號完整性問(wèn)題。另外對于多個(gè) DSP，時(shí) 鐘 ，數據 信號走線(xiàn)拓普也會(huì )影響信號質(zhì)量和時(shí)序，需要關(guān)注。

44、除 protel 工具布線(xiàn)外，還有其他好的工具嗎?

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

45、什么是“信號回流路徑”?

信號回流路徑,即 return current。高速數字信號在傳輸時(shí)，信號的流向是從驅動(dòng)器沿 PCB 傳輸線(xiàn)到負載，再由負載沿著(zhù)地或電源通過(guò)最短路徑返回驅動(dòng)器端。這個(gè)在地或電源上的返回信號就稱(chēng)信號回流路徑。Dr.Johson 在他的書(shū)中解釋?zhuān)哳l信號傳輸，實(shí)際上是對傳輸線(xiàn)與直流層之間包夾的介質(zhì)電容充電的過(guò)程。SI 分析的就是這個(gè)圍場(chǎng)的電磁特性，以及他們之間的耦合。

46、如何對接插件進(jìn)行 SI 分析?

在 IBIS3.2 規范中，有關(guān)于接插件模型的描述。一般使用 EBD 模型。如果是特殊板，如背板，需要SPICE 模型。也可以使用多板仿真軟件(HYPERLYNX 或 IS_multiboard)，建立多板系統時(shí)，輸入接插件的分布參數，一般從接插件手冊中得到。當然這種方式會(huì )不夠精確，但只要在可接受范圍內即可。

47、請問(wèn)端接的方式有哪些?

端接(terminal),也稱(chēng)匹配。一般按照匹配位置分有源端匹配和終端匹配。其中源端匹配一般為電阻串聯(lián)匹配，終端匹配一般為并聯(lián)匹配，方式比較多，有電阻上拉，電阻下拉，戴維南匹配，AC 匹配，肖特基二極管匹配。

48、采用端接(匹配)的方式是由什么因素決定的?

匹配采用方式一般由 BUFFER 特性，拓普情況，電平種類(lèi)和判決方式來(lái)決定，也要考慮信號占空比，系統功耗等。

49、采用端接(匹配)的方式有什么規則?

數字電路最關(guān)鍵的是時(shí)序問(wèn)題，加匹配的目的是改善信號質(zhì)量，在判決時(shí)刻得到可以確定的信號。對于電平有效信號，在保證建立、保持時(shí)間的前提下，信號質(zhì)量穩定;對延有效信號，在保證信號延單調性前提下，信號變化延速度滿(mǎn)足要求。Mentor ICX 產(chǎn)品教材中有關(guān)于匹配的一些資料。另外《High Speed Digital design a hand book of blackmagic》有一章專(zhuān)門(mén)對 terminal 的講述，從電磁波原理上講述匹配對信號完整性的作用，可供參考。

50、能否利用器件的 IBIS 模型對器件的邏輯功能進(jìn)行仿真?如果不能，那么如何進(jìn)行電路的板級和系統級仿真?

IBIS 模型是行為級模型，不能用于功能仿真。功能仿真，需要用 SPICE 模型，或者其他結構級模型。