在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗问题困扰着许多中国工程师。本文通过简单而且直观的方法介绍了特性阻抗的基本性质、计算和测量方法。在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和最普遍的问题之一。首先了解一下传输线的定义：传输线由两个具有一定长度的导体组成，一个导体用来发送信号，另一个用来接收信号(切记“回路”取代“地”的概念)。在一个多层板中，每一条线路都是传输线的组成部分，邻近的参考平面可作为第二条线路或回路。一条线路成为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定。线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。但是，究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时，这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中，如把1伏特的电池连接到传输线的前端(它位于发送线路和回路之间)，一旦连接，这个电压波信号沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/纳秒。当然，这个信号确实是发送线路和回路之间的电压差，它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。Zen的方法是先“产生信号”，然后沿着这条传输线以6英寸/纳秒的速度传播。第Y个0.01纳秒前进了0.06英寸，这时发送线路有多余的正电荷，而回路有多余的负电荷，正是这两种电荷差维持着这两个导体之间的1伏电压差，而这两个导体又组成了一个电容器。在下一个0.01纳秒中，又要将一段0.06英寸传输线的电压从0调整到1伏特，这必须加一些正电荷到发送线路，而加一些负电荷到接收线路。每移动0.06英寸，必须把更多的正电荷加到发送线路，而把更多的负电荷加到回路。每隔0.01纳秒，必须对传输线路的另外一段进行充电，然后信号开始沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池，当沿着这条线移动时，就给传输线的连续部分充电，因而在发送线路和回路之间形成了1伏特的电压差。每前进0.01纳秒，就从电池中获得一些电荷(±Q)，恒定的时间间隔(±t)内从电池中流出的恒定电量(±Q)就是一种恒定电流。流入回路的负电流实际上与流出的正电流相等，而且正好在信号波的前端，交流电流通过上、下线路组成的电容，结束整个循环过程。

PCB设计是一个细致的工作，需要的就是细心和耐心。刚开始做设计的新手经常犯的错误就是一些细节错误。器件管脚弄错了，器件封装用错了，管脚顺序画反了等等，有些可以通过飞线来解决，有些可能就让一块板子直接变成了废品。画封装的时候多检查一遍，投板之前把封装打印出来和实际器件比一下，多看一眼，多检查一遍不是强迫症，只是让这些容易犯的低级错误尽量避免。否则设计的再好看的板子，上面布满飞线，也就远谈不上优秀了。(二) 学会设置规则其实现在不光高级的PCB设计软件需要设置布线规则，一些简单易用的PCB工具同样可以进行规则设置。人脑毕竟不是机器，那就难免会有疏忽有失误。所以把一些容易忽略的问题设置到规则里面，让电脑帮助我们检查，尽量避免犯一些低级错误。另外，完善的规则设置能更好的规范后面的工作。所谓磨刀不误砍柴工，板子的规模越复杂规则设置的重要性越突出。现在很多EDA工具都有自动布线功能，如果规则设置足够详细，让工具自己帮你去设计，你在一旁喝杯咖啡，不是更惬意的事情吗?(三) 为别人考虑的越多，自己的工作越少在进行PCB设计的时候，尽量多考虑一些最终使用者的需求。比如，如果设计的是一块开发板，那么在进行PCB设计的时候就要考虑放置更多的丝印信息，这样在使用的时候会更方便，不用来回的查找原理图或者找设计人员支持了。如果设计的是一个量产产品，那么就要更多的考虑到生产线上会遇到的问题，同类型的器件尽量方向一致，器件间距是否合适，板子的工艺边宽度等等。这些问题考虑的越早，越不会影响后面的设计，也可以减少后面支持的工作量和改板的次数。看上去开始设计上用的时间增加了，实际上是减少了自己后续的工作量。在板子空间信号允许的情况下，尽量放置更多的测试点，提高板子的可测性，这样在后续调试阶段同样能节省更多的时间，给发现问题提供更多的思路。

(一) 细节决定成败PCB设计是一个细致的工作，需要的就是细心和耐心。刚开始做设计的新手经常犯的错误就是一些细节错误。器件管脚弄错了，器件封装用错了，管脚顺序画反了等等，有些可以通过飞线来解决，有些可能就让一块板子直接变成了废品。画封装的时候多检查一遍，投板之前把封装打印出来和实际器件比一下，多看一眼，多检查一遍不是强迫症，只是让这些容易犯的低级错误尽量避免。否则设计的再好看的板子，上面布满飞线，也就远谈不上优秀了。(二) 学会设置规则其实现在不光高级的PCB设计软件需要设置布线规则，一些简单易用的PCB工具同样可以进行规则设置。人脑毕竟不是机器，那就难免会有疏忽有失误。所以把一些容易忽略的问题设置到规则里面，让电脑帮助我们检查，尽量避免犯一些低级错误。另外，完善的规则设置能更好的规范后面的工作。所谓磨刀不误砍柴工，板子的规模越复杂规则设置的重要性越突出。现在很多EDA工具都有自动布线功能，如果规则设置足够详细，让工具自己帮你去设计，你在一旁喝杯咖啡，不是更惬意的事情吗?(三) 为别人考虑的越多，自己的工作越少在进行PCB设计的时候，尽量多考虑一些最终使用者的需求。比如，如果设计的是一块开发板，那么在进行PCB设计的时候就要考虑放置更多的丝印信息，这样在使用的时候会更方便，不用来回的查找原理图或者找设计人员支持了。如果设计的是一个量产产品，那么就要更多的考虑到生产线上会遇到的问题，同类型的器件尽量方向一致，器件间距是否合适，板子的工艺边宽度等等。这些问题考虑的越早，越不会影响后面的设计，也可以减少后面支持的工作量和改板的次数。看上去开始设计上用的时间增加了，实际上是减少了自己后续的工作量。在板子空间信号允许的情况下，尽量放置更多的测试点，提高板子的可测性，这样在后续调试阶段同样能节省更多的时间，给发现问题提供更多的思路。(四) 画好原理图很多工程师都觉得layout工作更重要一些，原理图就是为了生成网表方便PCB做检查用的。其实，在后续电路调试过程中原理图的作用会更大一些。无论是查找问题还是和同事交流，还是原理图更直观更方便。另外养成在原理图中做标注的习惯，把各部分电路在layout的时候要注意到的问题标注在原理图上，对自己或者对别人都是一个很好的提醒。层次化原理图，把不同功能不同模块的电路分成不同的页，这样无论是读图还是以后重复使用都能明显的减少工作量。使用成熟的设计总是要比设计新电路的风险小。每次看到把所有电路都放在一张图纸上，一片密密麻麻的器件，脑袋就能大一圈。

一个高明的CAD工程师需要做的是：如何综合考虑各方意见，达到最佳结合点。以下为EDADOC专家根据个人在通讯产品PCB设计的多年经验，所总结出来的层叠设计参考，与大家共享。 PCB层叠设计基本原则 CAD工程师在完成布局(或预布局)后，重点对本板的布线瓶径处进行分析，再结合EDA软件关于布线密度(PIN/RAT)的报告参数、综合本板诸如差分线、敏感信号线、特殊拓扑结构等有特殊布线要求的信号数量、种类确定布线层数;再根据单板的电源、地的种类、分布、有特殊布线需求的信号层数，综合单板的性能指标要求与成本承受能力，确定单板的电源、地的层数以及它们与信号层的相对排布位置。单板层的排布一般原则：A)与元件面相邻的层为地平面，提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供回流平面;B)所有信号层尽可能与地平面相邻(确保关键信号层与地平面相邻);C)主电源尽可能与其对应地相邻;D)尽量避免两信号层直接相邻;

台湾FPC柔性版随着集成电路输出开关速度提高以及PCB板密度增加，信号完整性已经成为高速数字PCB设计必须关心的问题之一。厂家FPC柔性版元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等因素，都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不工作。如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信号完整性的因素，并采取有效的控制措施，已经成为当今PCB设计业界中的一个热门课题。基于信号完整性计算机分析的高速数字PCB板设计方法能有效地实现PCB设计的信号完整性。1. 信号完整性问题概述信号完整性(SI)是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。从广义上讲，信号完整性问题主要表现为5个方面：延迟、反射、串扰、同步切换噪声(SSN)和电磁兼容性(EMI)。延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。信号的延迟会对系统的时序产生影响，在高速数字系统中，传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。另外，当PCB板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与负载阻抗不匹配时，信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，甚至出现信号的过冲和下冲。信号如果在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。