高速电路板设计方法专家解答第二部分

高速电路板设计方法专家解答第二部分

1、测试点生成 在高密度印制板上软件自动生成的测试点能否满足一般量产的测试要求？ 添加测试点会影响高速信号的质量吗？

专家解答：

一般来说，软件是否自动生成满足测试要求的测试点必须取决于附加测试点的规格是否满足测试设备的要求。 另外，如果布线过于密集，且添加测试点的规范严格，则可能无法自动为每段线路添加测试点。 当然，需要测试的地方需要你手动完成。

是否会影响信号质量取决于添加测试点的方式以及信号的速度。 基本上，额外的测试点（不使用现有的过孔或DIP引脚作为测试点）可以添加到线路中或从线路的一小部分中拉出。 前者相当于在线上加了一个很小的电容，而后者则多了一个支路。 这两种情况都会或多或少地影响高速信号。 影响程度与信号的频率速度和信号的边沿率有关。 通过模拟可以知道影响的大小。 原则上测试点越小越好（当然要满足测试机的要求）。 分支越短越好。

2、如何选择PCB板？ 如何选择PCB板？ 如何避免高速数据传输对周围模拟小信号的高频干扰？ 有没有一些基本的设计思路？

专家解答：

PCB板的选择必须在满足设计要求与批量生产和成本之间取得平衡。 设计要求包括电气和机械部分。 在设计超高速 PCB 板（频率大于 GHz）时，这种材料问题通常很重要。 例如，常用的FR-4材料，在几个GHz频率下的介电损耗，可能对信号衰减影响很大，可能不适合。 就电性而言，要注意介电常数和介电损耗是否适用于设计频率。

避免高频干扰的基本思想是尽量减少高频信号电磁场的干扰，即串扰。 您可以增加高速信号和模拟信号之间的距离，或者在模拟信号旁边添加接地保护/狩猎走线。 还应注意数字地对模拟地的噪声干扰。

3、PCB的每一层是什么意思？ 众所周知，一块PCB包含很多层，但是我仍然不知道有些层的含义。

MechanICal、keepoutlayer、topoverlay、bottomoverlay、toppaste、bottompaste、topsolder、bottomsolver、drillguide、drilldrawing、multilayer不知道它们的确切含义。 我希望你能给我一些建议。

专家解答：

在EDA软件方面，有很多术语没有相同的定义。 以下是对可能含义的字面解释。

机械：通用多指板式加工尺寸标记层

Keepoutlayer：定义不能用于布线、打孔（过孔）或摆动零件的区域。 这些限制可以单独定义。

Topoverlay：我无法从字面上说出它的含义。 提供更多信息以供进一步讨论。

底部覆盖：我无法从字面上说出它的含义。 可以提供更多信息以供进一步讨论。

Toppaste：顶层需要将铜皮上的焊膏暴露出来。

Bottompaste：底层需要露出铜皮上的焊膏。

Topholder：阻焊层的最上面一层，以避免在制造或日后维护时可能发生的意外短路

Bottomsolder：指阻焊层的底层。

Drillguide：它可能是不同孔径尺寸的符号和数字的表格。

钻孔图：指孔位图。 每个不同的孔径都会有相应的符号。

多层板：不应有单独的层，指的是多层板，对于单面板和双面板来说。

4、接地连接问题一个系统往往分为若干块PCB，包括电源、接口、主板等，板之间的地线往往相互连接，导致形成许多环路，例如低频环路噪声。 我怎么解决这个问题？

专家解答：

当PCB板互连之间的信号或电源作用时，例如，如果A板有电或信号发送到B板，则必须有等量的电流从地层流回A板（这就是 基尔霍夫电流定律）。 该层中的电流将流回阻抗最低的地方。 因此，每个接口处分配给地层的管脚数量，无论是连接电源还是信号，都不能太少，以减少阻抗，这样可以减少地层上的噪声。 另外，还可以对整个电流环路，特别是电流较大的部分进行分析，调整地层或地线的接地方式来控制电流路径（例如在某处做低阻抗， 让大部分电流从这个地方流过），以减少对其他敏感信号的影响。

5、如何估算特性阻抗。 (1)能否提供一些估算布线阻抗的经验数据、公式和方法？ (2)当不能满足阻抗匹配要求时，最好在信号线末端并联或串联在信号线上添加匹配电阻。 (3)可否在差分信号线中间加地线。

专家解答：

1. 提供两个经常引用的特性阻抗公式如下：

a、 微带线

Z={87/[sqrt (Er+1.41)]} ln [5.98H/(0.8W+T)] 其中W为线宽，T为接线用铜片

厚度，H是布线到参考平面的距离，Er是PCB材料的介电常数。 该公式仅适用于0.1<(W/H)<2.0且1<(Er)<15时。

b、带状线

Z=[60/sqrt (Er)] ln {4H/[0.67p (T+0.8W)]} 其中 H 是两个参考平面之间的距离，并且

布线位于两个参考平面的中间。 该公式仅适用于W/H<0.35且T/H<0.25的情况。 最好使用模拟软件来准确计算。

2. 选择端接方式时需要考虑以下几个因素：

a.  源驱动程序的架构和强度。

b. 功耗。

c.  这是时间延迟影响最重要的考虑因素。

因此，很难说哪种终止方法更好。

3、差分信号一般不能接地线。 因为差分信号应用原理最重要的一点就是利用差分信号之间耦合的好处，比如磁通抵消、抗噪声等，如果中间加一根地线，耦合效果就会被破坏。

6、特性阻抗的计算我认为信号线特性阻抗的微带线和带状线模型应该参考地平面。 现在想问如果信号线下面的铜片被挖空，没有参考地平面，那么顶层信号线的特性阻抗如何计算？ 另外，我看到一些资料说，电源层也可以起到和地层一样的作用，消除信号线上的噪声，对吧？

专家解答：

无参考平面和有参考平面时电场和磁场之间的相互作用是不同的，这种相互作用会影响特性阻抗的值。 目前，大多数特性阻抗的计算公式都假设存在参考平面。 我还没有见过这样的没有参考平面的公式。 然而，可以使用TDR（时域反射计）来测量实际电路板，以获得没有参考平面的特性阻抗。

信号线上产生噪声的原因是其他线路上的信号产生的电场和磁场的能量通过互感和互电容传输到被感染的信号线上。 电源层和接地层基本上都是金属层，因此对电场和磁场有屏蔽作用。