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高频高速PCB设计之实用大全(下)

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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-1-20 10:47:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
高频高速PCB设计之实用大全(下)到本期就结束了~
51、在数字和模拟并存的系统中,有 2 种处理方法,一个是数字地和模拟地分开,比如在地层,数字地是独立地一块,模拟地独立一块,单点用铜皮或 FB 磁珠连接,而电源不分开;另一种是模拟电源和数字电源分开用 FB 连接,而地是统一地地。请问李先生,这两种方法效果是否一样?
应该说从原理上讲是一样的。因为电源和地对高频信号是等效的。
区分模拟和数字部分的目的是为了抗干扰,主要是数字电路对模拟电路的干扰。但是,分割可能造成信号回流路径不完整,影响数字信号的信号质量,影响系统 EMC 质量。因此,无论分割哪个平面,要看这样作,信号回流路径是否被增大,回流信号对正常工作信号干扰有多大。现在也有一些混合设计,不分电源和地,在布局时,按照数字部分、模拟部分分开布局布线,避免出现跨区信号。

52、安规问题:FCC、EMC 的具体含义是什么?
FCC: federal communication commission 美国通信委员会
EMC: electro megnetic compatibility 电磁兼容
FCC 是个标准组织,EMC 是一个标准。标准颁布都有相应的原因,标准和测试方法。

53、何谓差分布线?
差分信号,有些也称差动信号,用两根完全一样,极性相反的信号传输一路数据,依靠两根信号电平差进行判决。为了保证两根信号完全一致,在布线时要保持并行,线宽、线间距保持不变。

54、PCB 仿真软件有哪些?
仿 真 的种类很多, 高 速 数 字电 路 信 号 完 整 性 分 析 仿 真 分析(SI) 常 用 软 件有icx,signalvision,hyperlynx,XTK,speectraquest 等。有些也用 Hspice。

55、PCB 仿真软件是如何进行 LAYOUT 仿真的?
高速数字电路中,为了提高信号质量,降低布线难度,一般采用多层板,分配专门的电源层,地层。

56、在布局、布线中如何处理才能保证 50M 以上信号的稳定性
高速数字信号布线,关键是减小传输线对信号质量的影响。因此,100M 以上的高速信号布局时要求信号走线尽量短。数字电路中,高速信号是用信号上升延时间来界定的。而 且 ,不 同种类的信号(如 TTL,GTL,LVTTL),确保信号质量的方法不一样。

57、室外单元的射频部分,中频部分,乃至对室外单元进行监控的低频电路部分往往采用部署在同一 PCB 上,请问对这样的 PCB 在材质上有何要求?如何防止射频,中频乃至低频电路互相之间的干扰?
混合电路设计是一个很大的问题。很难有一个完美的解决方案。
一般射频电路在系统中都作为一个独立的单板进行布局布线,甚至会有专门的屏蔽腔体。而且射频电路一般为单面或双面板,电路较为简单,所有这些都是为了减少对射频电路分布参数的影响,提高射频系统的一致性。相对于一般的 FR4 材质,射频电路板倾向与采用高 Q 值的基材,这种材料的介电常数比较小,传输线分布电容较小,阻抗高,信号传输时延小。在混合电路设计中,虽然射频,数字电路做在同一块 PCB 上,但一般都分成射频电路区和数字电路区,分别布局布线。之间用接地过孔带和屏蔽盒屏蔽。

58、对于射频部分,中频部分和低频电路部分部署在同一 PCB 上,mentor 有什么解决方案?
Mentor 的板级系统设计软件,除了基本的电路设计功能外,还有专门的 RF 设计模块。在 RF 原理图设计模块中,提供参数化的器件模型,并且提供和 EESOFT 等射频电路分析仿真工具的双向接口;在 RF LAYOUT 模块中,提供专门用于射频电路布局布线的图案编辑功能,也有和 EESOFT 等射频电路分析仿真工具的双向接口,对于分析仿真后的结果可以反标回原理图和 PCB。同时,利用 Mentor 软件的设计管理功能,可以方便的实现设计复用,设计派生,和协同设计。大大加速混合电路设计进程。手机板是典型的混合电路设计,很多大型手机设计制造商都利用 Mentor 加安杰伦的 eesoft 作为设计平台。

59、Mentor 的产品结构如何?
Mentor Graphics 的 PCB 工具有 WG(原 veribest)系列和 Enterprise(boardstation)系列。

60、Mentor 的 PCB 设计软件对 BGA、PGA、COB 等封装是如何支持的?
Mentor 的 autoactive RE 由收购得来的 veribest 发展而来,是业界第一个无网格,任意角度布线器。众所周知,对于球栅数组,COB 器件,无网格,任意角度布线器是解决布通率的关键。在最新的autoactive RE 中,新增添了推挤过孔,铜箔,REROUTE 等功能,使它应用更方便。另外,他支持高速布线,包括有时延要求信号布线和差分对布线。

61、Mentor 的 PCB 设计软件对差分线队的处理又如何?
Mentor 软件在定义好差分对属性后,两根差分对可以一起走线,严格保证差分对线宽,间距和长度差,遇到障碍可以自动分开,在换层时可以选择过孔方式。

62、在一块 12 层 PCb 板上,有三个电源层 2.2v,3.3v,5v,将三个电源各作在一层,地线该如何处理?
一般说来,三个电源分别做在三层,对信号质量比较好。因为不大可能出现信号跨平面层分割现象。跨分割是影响信号质量很关键的一个因素,而仿真软件一般都忽略了它。对于电源层和地层,对高频信号来说都是等效的。在实 际 中,除了考虑信号质量外,电 源 平 面 耦 合 ( 利 用相邻地平面降低电源平面交流阻抗),层迭对称,都是需要考虑的因素。

63、PCB 在出厂时如何检查是否达到了设计工艺要求?
很多 PCB 厂家在 PCB 加工完成出厂前,都要经过加电的网络通断测试,以确保所有联线正确。同时,越来越多的厂家也采用 x 光测试,检查蚀刻或层压时的一些故障。对于贴片加工后的成品板,一般采用 ICT测试检查,这需要在 PCB 设计时添加 ICT 测试点。如果出现问题,也可以通过一种特殊的 X 光检查设备排除是否加工原因造成故障。

64、“机构的防护”是不是机壳的防护?
是的。机壳要尽量严密,少用或不用导电材料,尽可能接地。

65、在芯片选择的时候是否也需要考虑芯片本身的 esd 问题?
不论是双层板还是多层板,都应尽量增大地的面积。在选择芯片时要考虑芯片本身的 ESD 特性,这些在芯片说明中一般都有提到,而且即使不同厂家的同一种芯片性能也会有所不同。设计时多加注意,考虑的全面一点,做出电路板的性能也会得到一定的保证。但 ESD 的问题仍然可能出现,因此机构的防护对ESD 的防护也是相当重要的。

66、在做 pcb 板的时候,为了减小干扰,地线是否应该构成闭和形式?
在做 PCB 板的时候,一般来讲都要减小回路面积,以便减少干扰,布地线的时候,也不应布成闭合形式,而是布成树枝状较好,还有就是要尽可能增大地的面积。

67、如果仿真器用一个电源,pcb 板用一个电源,这两个电源的地是否应该连在一起?
如果可以采用分离电源当然较好,因为如此电源间不易产生干扰,但大部分设备是有具体要求的。既然仿真器和 PCB 板用的是两个电源,按我的想法是不该将其共地的。

68、一个电路由几块 pcb 板构成,他们是否应该共地?
一个电路由几块 PCB 构成,多半是要求共地的,因为在一个电路中用几个电源毕竟是不太实际的。但如果你有具体的条件,可以用不同电源当然干扰会小些。

69、设计一个手持产品,带 LCD,外壳为金属。测试 ESD 时,无法通过 ICE-1000-4-2 的测试,CONTACT 只能通过 1100V,AIR 可以通过 6000V。ESD 耦合测试时,水平只能可以通过 3000V,垂直可以通过 4000V 测试。CPU 主频为 33MHZ。有什么方法可以通过 ESD 测试?
手持产品又是金属外壳,ESD 的问题一定比较明显,LCD 也恐怕会出现较多的不良现象。如果没办法改变现有的金属材质,则建议在机构内部加上防电材料,加强 PCB 的地,同时想办法让 LCD 接地。当然,如何操作要看具体情况。

70、设计一个含有 DSP,PLD 的系统,该从那些方面考虑 ESD?
就一般的系统来讲,主要应考虑人体直接接触的部分,在电路上以及机构上进行适当的保护。至于ESD 会对系统造成多大的影响,那还要依不同情况而定。干燥的环境下,ESD 现象会比较严重,较敏感精细的系统,ESD 的影响也会相对明显。虽然大的系统有时 ESD 影响并不明显,但设计时还是要多加注意,尽量防患于未然。
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