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              PCB設計問答集(八)

              發布時間:2016-07-21 08:27:08 分類:資料中心

               71、pcb 設計中,如何避免串擾?

                變化的信號(例如階躍信號)沿傳輸線由 A 到 B 傳播,傳輸線 C-D 上會產生耦合信號,變化的信號一旦結束也就是信號恢復到穩定的直流電平時,耦合信號也就不存在了,因此串擾僅發生在信號跳變的過程當中,并且信號沿的變化(轉換率)越快,產生的串擾也就越大??臻g中耦合的電磁場可以提取為無數耦合電容和耦合電感的集合,其中由耦合電容產生的串擾信號在受害網絡上可以分成前向串擾和反向串擾Sc,這個兩個信號極性相同;由耦合電感產生的串擾信號也分成前向串擾和反向串擾 SL,這兩個信號極性相反。耦合電感電容產生的前向串擾和反向串擾同時存在,并且大小幾乎相等,這樣,在受害網絡上的前向串擾信號由于極性相反,相互抵消,反向串擾極性相同,疊加增強。串擾分析的模式通常包括默認模式,三態模式和最壞情況模式分析。默認模式類似我們實際對串擾測試的方式,即侵害網絡驅動器由翻轉信號驅動,受害網絡驅動器保持初始狀態(高電平或低電平),然后計算串擾值。這種方式對于單向信號的串擾分析比較有效。三態模式是指侵害網絡驅動器由翻轉信號驅動,受害的網絡的三態終端置為高阻狀態,來檢測串擾大小。這種方式對雙向或復雜拓樸網絡比較有效。最壞情況分析是指將受害網絡的驅動器保持初始狀態,仿真器計算所有默認侵害網絡對每一個受害網絡的串擾的總和。這種方式一般只對個別關鍵網絡進行分析,因為要計算的組合太多,仿真速度比較慢。

                72、導帶,即微帶線的地平面的鋪銅面積有規定嗎?

                對于微波電路設計,地平面的面積對傳輸線的參數有影響。具體算法比較復雜(請參閱安杰倫的EESOFT 有關資料)。而一般 pcb 數字電路的傳輸線仿真計算而言,地平面面積對傳輸線參數沒有影響,或者說忽略影響。

                73、在 EMC 測試中發現時鐘信號的諧波超標十分嚴重,只是在電源引腳上連接去耦電容。在pcb 設計中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?

                EMC 的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。

                74、采用 4 層板設計產品中,為什么有些是雙面鋪地的,有些不是?

                鋪地的作用有幾個方面的考慮:1,屏蔽;2,散熱;3,加固;4,pcb 工藝加工需要。所以不管幾層板鋪地,首先要看它的主要原因。 這里我們主要討論高速問題,所 以 主 要 說屏蔽作用。表面鋪地對 EMC有好處,但是鋪銅要盡量完整,避免出現孤島。一般如果表層器件布線較多, 很難保證銅箔完整,還會帶來內層信號跨分割問題。所以建議表層器件或走線多的板子,不鋪銅。

                75、對于一組總線(地址,數據,命令)驅動多個(多達 4,5 個)設備(FLASH,SDRAM,其他外設...)的情況,在 pcb 布線時,采用那種方式?

                布線拓撲對信號完整性的影響,主要反映在各個節點上信號到達時刻不一致,反射信號同樣到達某節點的時刻不一致,所以造成信號質量惡化。一般來講,星型拓撲結構,可以通過控制同樣長的幾個 stub,使信號傳輸和反射時延一致,達到比較好的信號質量。 在使用拓撲之間,要考慮到信號拓撲節點情況、實際工作原理和布線難度。不同的 buffer,對于信號的反射影響也不一致,所以星型拓撲并不能很好解決上述數據地址總線連接到 flash 和 sdram 的時延,進而無法確保信號的質量;另一方面,高速的信號一般在dsp 和 sdram 之間通信,flash 加載時的速率并不高,所以在高速仿真時只要確保實際高速信號有效工作的節點處的波形,而無需關注 flash 處波形;星型拓撲比較菊花鏈等拓撲來講,布線難度較大,尤其大量數據地址信號都采用星型拓撲時。附圖是使用Hyperlynx 仿真數據信號在DDR——DSP——FLASH 拓撲連接,和 DDR——FLASH——DSP 連接時在 150MHz 時的仿真波形。 可以看到,第二種情形,DSP 處信號質量更好,而 FLASH 處波形較差,而實際工作信號時 DSP 和 DDR 處的波形。

                76、頻率 30M 以上的 pcb,布線時使用自動布線還是手動布線;布線的軟件功能都一樣嗎?

                是否高速信號是依據信號上升沿而不是絕對頻率或速度。自動或手動布線要看軟件布線功能的支持,有些布線手工可能會優于自動布線,但有些布線,例如查分布線,總線時延補償布線,自動布線的效果和效率會遠高于手工布線。一般 pcb 基材主要由樹脂和玻璃絲布混合構成,由于比例不同,介電常數和厚度都不同。一般樹脂含量高的,介電常數越小,可以更薄。具體參數,可以向 pcb 生產廠家咨詢。另外,隨著新工藝出現,還有一些特殊材質的 pcb 板提供給諸如超厚背板或低損耗射頻板需要。

                77、在 pcb 設計中,通常將地線又分為保護地和信號地;電源地又分為數字地和模擬地,為什么要對地線進行劃分?

                劃分地的目的主要是出于 EMC 的考慮,擔心數字部分電源和地上的噪聲會對其他信號,特別是模擬信號通過傳導途徑有干擾。至于信號的和保護地的劃分,是因為 EMC 中 ESD 靜放電的考慮,類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分,最終的大地只有一個。只是噪聲瀉放途徑不同而已。

                78、在布時鐘時,有必要兩邊加地線屏蔽嗎?

                是否加屏蔽地線要根據板上的串擾/EMI 情況來決定,而且如對屏蔽地線的處理不好,有可能反而會使情況更糟。

                79、布不同頻率的時鐘線時有什么相應的對策?

                對時鐘線的布線,最好是進行信號完整性分析,制定相應的布線規則,并根據這些規則來進行布線。

                80、pcb 單層板手工布線時,是放在頂層還是底層?

                如果是頂層放器件,底層布線。

              來源:PCB設計問答集(八)

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