PCB設計問(wèn)答集

11、在高速 PCB 設計中，信號層的空白區域可以敷銅，而多個(gè)信號層的敷銅在接地和接電源上應如何分配？

一般在空白區域的敷銅絕大部分情況是接地。 只是在高速信號線(xiàn)旁敷銅時(shí)要注意敷銅與信號線(xiàn)的距離， 因為所敷的銅會(huì )降低一點(diǎn)走線(xiàn)的特性阻抗。 也要注意不要影響到它層的特性阻抗， 例如在 dual strip line 的結構時(shí)。
12、是否可以把電源平面上面的信號線(xiàn)使用微帶線(xiàn)模型計算特性阻抗？電源和地平面之間的信號是否可以使用帶狀線(xiàn)模型計算？
是的， 在計算特性阻抗時(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(xiàn)特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線(xiàn)模型。
13、在高密度印制板上通過(guò)軟件自動(dòng)產(chǎn)生測試點(diǎn)一般情況下能滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的測試要求嗎？
一般軟件自動(dòng)產(chǎn)生測試點(diǎn)是否滿(mǎn)足測試需求必須看對加測試點(diǎn)的規范是否符合測試機具的要求。另外，如果走線(xiàn)太密且加測試點(diǎn)的規范比較嚴，則有可能沒(méi)辦法自動(dòng)對每段線(xiàn)都加上測試點(diǎn)，當然，需要手動(dòng)補齊所要測試的地方。
14、添加測試點(diǎn)會(huì )不會(huì )影響高速信號的質(zhì)量？
至于會(huì )不會(huì )影響信號質(zhì)量就要看加測試點(diǎn)的方式和信號到底多快而定?；旧贤饧拥臏y試點(diǎn)(不用在線(xiàn)既有的穿孔(via or DIP pin)當測試點(diǎn))可能加在在線(xiàn)或是從在線(xiàn)拉一小段線(xiàn)出來(lái)。前者相當于是加上一個(gè)很小的電容在在線(xiàn)，后者則是多了一段分支。這兩個(gè)情況都會(huì )對高速信號多多少少會(huì )有點(diǎn)影響，影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣變化率(edge rate)有關(guān)。影響大小可透過(guò)仿真得知。原則上測試點(diǎn)越小越好(當然還要滿(mǎn)足測試機具的要求)分支越短越好。
15、若干 PCB 組成系統，各板之間的地線(xiàn)應如何連接？
各個(gè) PCB 板子相互連接之間的信號或電源在動(dòng)作時(shí)，例如 A 板子有電源或信號送到 B 板子，一定會(huì )有等量的電流從地層流回到 A 板子 (此為 Kirchoff current law)。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)不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數不能太少，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，調整地層或地線(xiàn)的接法，來(lái)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)，降低對其它較敏感信號的影響。
16、能介紹一些國外關(guān)于高速 PCB 設計的技術(shù)書(shū)籍和數據嗎？
現在高速數字電路的應用有通信網(wǎng)路和計算器等相關(guān)領(lǐng)域。在通信網(wǎng)路方面，PCB 板的工作頻率已達 GHz 上下，疊層數就我所知有到 40 層之多。計算器相關(guān)應用也因為芯片的進(jìn)步，無(wú)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)達到 400MHz (如 Rambus) 以上。因應這高速高密度走線(xiàn)需求，盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工藝的需求也漸漸越來(lái)越多。 這些設計需求都有廠(chǎng)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(xiàn)(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W 為線(xiàn)寬，T 為走線(xiàn)的銅皮厚度，H 為走線(xiàn)到參考平面的距離，Er 是 PCB 板材質(zhì)的介電常數(dielectric constant)。此公式必須在0.1(W/H)2.0 及 1(Er)15 的情況才能應用。
帶狀線(xiàn)(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(xiàn)位于兩參考平面的中間。此公式必須在 W/H0.35 及 T/H0.25 的情況才能應用。
18、差分信號線(xiàn)中間可否加地線(xiàn)？
差分信號中間一般是不能加地線(xiàn)。因為差分信號的應用原理最重要的一點(diǎn)便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來(lái)的好處，如 flux cancellation，抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線(xiàn)，便會(huì )破壞耦合效應。
19、剛柔板設計是否需要專(zhuān)用設計軟件與規范？國內何處可以承接該類(lèi)電路板加工？
可以用一般設計 PCB 的軟件來(lái)設計柔性電路板(Flexible Printed Circuit)。一樣用 Gerber 格式給 FPC廠(chǎng)商生產(chǎn)。由于制造的工藝和一般 PCB 不同，各個(gè)廠(chǎng)商會(huì )依據他們的制造能力會(huì )對最小線(xiàn)寬、最小線(xiàn)距、最小孔徑(via)有其限制。除此之外，可在柔性電路板的轉折處鋪些銅皮加以補強。至于生產(chǎn)的廠(chǎng)商可上網(wǎng)“FPC”當關(guān)鍵詞查詢(xún)應該可以找到。
20、適當選擇 PCB 與外殼接地的點(diǎn)的原則是什么？
選擇 PCB 與外殼接地點(diǎn)選擇的原則是利用 chassis ground 提供低阻抗的路徑給回流電流(returning current)及控制此回流電流的路徑。例如，通常在高頻器件或時(shí)鐘產(chǎn)生器附近可以借固定用的螺絲將 PCB的地層與 chassis ground 做連接，以盡量縮小整個(gè)電流回路面積，也就減少電磁輻射。