PCB科技 - 高速PCB設計中的問題

隨著設備的工作頻率越來越高, 高速鐵路面臨的信號完整性問題 PCB設計 已成為傳統設計的瓶頸, 工程師在設計完整的解決方案方面面臨著越來越多的挑戰. 雖然相關的高速模擬工具和互連工具可以幫助設計人員解决一些問題, 高速PCB 設計還需要不斷積累經驗和行業間的深入交流.

下麵列出了一些受到廣泛關注的問題。

佈線拓撲對信號完整性的影響

當訊號沿著高速PCB板上的傳輸線傳輸時，可能會出現信號完整性問題。 意法半導體的網友童陽問：對於一組匯流排（地址、數據、命令）驅動多達4或5個設備（閃存、SDRAM等），當PCB佈線時，匯流排依次到達每個設備，首先連接到SDRAM，然後再閃存。。。 匯流排仍呈星形分佈，即從某個位置分離並連接到每個設備。 在信號完整性方面，這兩種方法中哪一種更好？

對此，李指出，佈線拓撲對信號完整性的影響主要體現在每個節點上的訊號到達時間不一致，反射訊號也在不一致的時間到達某個節點，導致訊號質量惡化。 一般來說，星形拓撲結構可以通過控制相同長度的多個分支來實現更好的訊號質量，使訊號傳輸和反射延遲一致。 在使用拓撲之前，有必要考慮訊號拓撲節點的情况、實際工作原理和佈線困難。 不同的緩衝器對訊號的反射有不同的影響，囙此星形拓撲無法解决連接到閃存和SDRAM的數據地址匯流排的延遲，囙此無法確保訊號的質量； 另一方面，高速訊號通常用於DSP和SDRAM之間的通信，閃存加載速率不高，囙此在高速模擬中，僅確保實際高速訊號有效工作的節點處的波形，無需注意閃存處的波形； 將星形拓撲與菊花鏈和其他拓撲進行了比較。 換句話說，佈線更加困難，尤其是當大量數據地址訊號使用星形拓撲時。

焊盤對高速訊號的影響

在PCB中，從設計角度來看，過孔主要由兩部分組成：中間孔和孔周圍的焊盤。 一比特名叫富隆（fulonm）的工程師向客人詢問了刹車片對高速訊號的影響。 對此，李表示：焊盤對高速訊號有影響，也影響到類似器件封裝對器件的影響。 詳細的分析表明，訊號從集成電路中出來後，它通過鍵合線、引脚、封裝外殼、焊盤和焊料到達傳輸線。 這個過程中的所有關節都會影響訊號的質量。 但在實際分析中，很難給出焊盤、焊料和引脚的具體參數。 囙此，IBIS模型中的包參數通常用於總結它們。 當然，這種分析可以在較低的頻率下接收，但對於較高頻率的訊號，高精度的類比不够精確。 當前的趨勢是使用IBIS的V-I和V-T曲線來描述緩衝特性，並使用SPICE模型來描述封裝參數。

如何抑制電磁干擾

PCB is the source of electromagnetic interference (EMI), so PCB 設計 is directly related to the electromagnetic compatibility (EMC) of electronic products. 如果強調EMC/EMI輸入 高速PCB design, 這將有助於縮短產品開發週期，加快上市時間. 因此, 在這個論壇上，許多工程師非常關心抑制電磁干擾的問題. 例如, 無錫祥盛醫學影像有限公司舒健., 有限公司. 表示在EMC測試中發現時鐘訊號的諧波非常嚴重. 是否有必要對使用時鐘訊號的IC的電源引脚進行特殊處理? 將去耦電容器連接到電源引脚. 在PCB設計中應注意哪些方面來抑制電磁輻射? 在這方面, 李指出，電磁相容的3個要素是輻射源, 傳播途徑和受害者. 傳播路徑分為空間輻射傳播和電纜傳導. 從而抑制諧波, 首先看看它傳播的管道. 電源解耦是為了解决傳導模式的傳播問題. 此外, 還需要進行必要的匹配和遮罩.

在回答白人網友提問時，李指出，濾波是通過傳導解决電磁相容輻射的好方法。 此外，還可以從干擾源和受害者兩個方面來考慮。 在干擾源方面，嘗試使用示波器檢查訊號上升沿是否過快，是否存在反射或過沖、欠沖或振鈴。 如果是這樣，你可以考慮匹配； 此外，儘量避免產生50%的占空比訊號，因為這種訊號甚至沒有更多的次諧波和更多的高頻分量。 對於受害者，可以考慮採取土地覆蓋等措施。

射頻佈線可選擇通過或彎曲佈線

在這個論壇上，有不少網友就高速類比電路的設計提出了問題。 例如，一比特淨恒電子的網友問：在高速PCB中，傳球也可以减少很大的回程，但有人說他們願意彎腰而不傳球，那我該怎麼選擇呢？

在這方面, 李指出，分析射頻電路的返回路徑與分析高速數位電路中的訊號返回不同. 這兩個人有一些共同點, 兩者都是分佈參數電路, 兩者都使用麥克斯韋方程來計算電路的特性. 然而, 射頻電路是類比電路, in which the voltage V=V(t) and current I=I(t) both need to be controlled, while the digital circuit only pays attention to the change of signal voltage V=V(t). 因此, 射頻佈線中, 除了考慮訊號返回, 還需要考慮接線對電流的影響. 那就是, 導線和過孔的彎曲是否對訊號電流有任何影響. 此外, 大多數射頻板是單面或雙面PCB, 沒有完整的平面層. 返回路徑分佈在訊號周圍的各種接地和電源上. 在類比過程中，需要使用3維場選取工具進行分析. 過孔回流需要具體分析； 高速數位電路分析通常只處理 多層PCB 具有完整平面層的, 使用二維場選取分析, 僅考慮相鄰平面中的訊號回流, 過孔僅用作集總參數RLC處理.