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。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。
1.开料目的:根据工程资料MI的要求,在符合要求的大张板材上,裁切成小块生产板件.符合客户要求的小块板料.流程:大板料→按MI要求切板→锔板→啤圆角磨边→出板钻孔目的:根据工程资料,在所开符合要求尺寸的板料上,相应的位置钻出所求的孔径.流程:叠板销钉→上板→钻孔→下板→检查修理沉铜目的:沉铜是利用化学方法在绝缘孔壁上沉积上一层薄铜.流程:粗磨→挂板→沉铜自动线→下板→浸%稀H2SO4→加厚铜图形转移目的:图形转移是生产菲林上的图像转移到板上。流程:(蓝油流程):磨板→印第Y面→烘干→印第二面→烘干→爆光→冲影→检查;(干膜流程):麻板→压膜→静置→对位→曝光→静置→冲影→检查图形电镀目的:图形电镀是在线路图形裸露的铜皮上或孔壁上电镀一层达到要求厚度的铜层与要求厚度的金镍或锡层。流程:上板→除油→水洗二次→微蚀→水洗→酸洗→镀铜→水洗→浸酸→镀锡→水洗→下板退膜目的:用NaOH溶液退去抗电镀覆盖膜层使非线路铜层裸露出来。流程:水膜:插架→浸碱→冲洗→擦洗→过机;干膜:放板→过机蚀刻目的:蚀刻是利用化学反应法将非线路部位的铜层腐蚀去。绿油目的:绿油是将绿油菲林的图形转移到板上,起到保护线路和阻止焊接零件时线路上锡的作用。流程:磨板→印感光绿油→锔板→曝光→冲影;磨板→印第Y面→烘板→印第二面→烘板字符目的:字符是提供的一种便于辩认的标记。流程:绿油终锔后→冷却静置→调网→印字符→后锔镀金手指目的:在插头手指上镀上一层要求厚度的镍金层,使之更具有硬度的耐磨性。流程:上板→除油→水洗两次→微蚀→水洗两次→酸洗→镀铜→水洗→镀镍→水洗→镀金镀锡板 (并列的一种工艺)目的:喷锡是在未覆盖阻焊油的裸露铜面上喷上一层铅锡,以保护铜面不蚀氧化,以保证具有良好的焊接性能.流程:微蚀→风干→预热→松香涂覆→焊锡涂覆→热风平整→风冷→洗涤风干成型目的:通过模具冲压或数控锣机锣出客户所需要的形状成型的方法有机锣,啤板,手锣,手切说明:数据锣机板与啤板的精确度较高,手锣其次,手切板最低具只能做一些简单的外形.测试目的:通过电子00%测试,检测目视不易发现到的开路,短路等影响功能性之缺陷.流程:上模→放板→测试→合格→FQC目检→不合格→修理→返测试→OK→REJ→报废终检目的:通过00%目检板件外观缺陷,并对轻微缺陷进行修理,避免有问题及缺陷板件流出.具体工作流程:来料→查看资料→目检→合格→FQA抽查→合格→包装→不合格→处理→检查OKa
产生网络表:网络表是电路原理图设计(SCH)与印制电路板设计(PCB)之间的一座桥梁,它是电路板自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得,也可从印制电路板中提取出来。(3)印制电路板的设计:印制电路板的设计主要是针对PROTEL99的另外一个重要的部分PCB而言的,在这个过程中,我们借助PROTEL99提供的强大功能实现电路板的版面设计,完成高难度的等工作。但在实践中,具体主要以下面细分步骤为主:一、电路版设计的先期工作1、利用原理图设计工具绘制原理图,并且生成对应的网络表。当然,有些特殊情况下,如电路版比较简单,已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统,在PCB设计系统中,可以直接取用零件封装,人工生成网络表。2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上,没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致,特别是二、三极管等。二、画出自己定义的非标准器件的封装库建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件。三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等1、进入PCB系统后的第Y步就是设置PCB设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型,版层参数,布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯,以后无须再去修改。2、规划电路版,主要是确定电路版的边框,包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm的螺丝可用6.5~8mm的外径和3.2~3.5mm内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCBizard中调入。注意-在绘制电路版地边框前,一定要将当前层设置成KeepOut层,即禁止布线层。四、打开所有要用到的PCB库文件后,调入网络表文件和修改零件封装这一步是非常重要的一个环节,网络表是PCB自动布线的灵魂,也是原理图设计与印象电路版设计的接口,只有将网络表装入后,才能进行电路版的布线。在原理图设计的过程中,ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此,原理图设计时,零件的封装可能被遗忘,在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。当然,可以直接在PCB内人工生成网络表,并且指定零件封装。
1. 如果是人工焊接,要养成好的习惯,首先,焊接前要目视检查一遍PCB板,并用万用表检查关键电路(特别是电源与地)是否短路;其次,每次焊接完一个芯片就用万用表测一下电源和地是否短路;此外,焊接时不要乱甩烙铁,如果把焊锡甩到芯片的焊脚上(特别是表贴元件),就不容易查到。2. 在计算机上打开PCB图,点亮短路的网络,看什么地方离的最近,最容易被连到一块。特别要注意IC内部短路。3. 发现有短路现象。拿一块板来割线(特别适合单/双层板),割线后将每部分功能块分别通电,一部分一部分排除。4. 使用短路定位分析仪,如:新加坡PROTEQ CB2000短路追踪仪,香港灵智科技QT50短路追踪仪,英国POLAR ToneOhm950多层板路短路探测仪等等。5. 如果有BGA芯片,由于所有焊点被芯片覆盖看不见,而且又是多层板(4层以上),因此最好在设计时将每个芯片的电源分割开,用磁珠或0欧电阻连接,这样出现电源与地短路时,断开磁珠检测,很容易定位到某一芯片。由于BGA的焊接难度大,如果不是机器自动焊接,稍不注意就会把相邻的电源与地两个焊球短路。
天津厂家SMT插件通讯与计算机技术的高速发展使得高速PCB设计进入了千兆位领域,新的高速器件应用使得如此高的速率在背板和单板上的长距离传输成为可能,SMT插件生产厂但与此同时,PCB设计中的信号完整性问题(SI)、电源完整性以及电磁兼容方面的问题也更加突出。信号完整性是指信号在信号线上传输的质量,主要问题包括反射、振荡、时序、地弹和串扰等。信号完整性差不是由某个单一因素导致,而是板级设计中多种因素共同引起。在千兆位设备的PCB板设计中,一个好的信号完整性设计要求工程师全面考虑器件、传输线互联方案、电源分配以及EMC方面的问题。高速PCB设计EDA工具已经从单纯的仿真验证发展到设计和验证相结合,帮助设计者在设计早期设定规则以避免错误而不是在设计后期发现问题。随着数据速率越来越高设计越来越复杂,高速PCB系统分析工具变得更加必要,这些工具包括时序分析、信号完整性分析、设计空间参数扫描分析、EMC设计、电源系统稳定性分析等。这里我们将着重讨论在千兆位设备PCB设计中信号完整性分析应考虑的一些问题。高速器件与器件模型尽管千兆位发送与接收元器件供应商会提供有关芯片的设计资料,但是器件供应商对于新器件信号完整性的了解也存在一个过程,这样器件供应商给出的设计指南可能并不成熟,还有就是器件供应商给出的设计约束条件通常都是非常苛刻的,对设计工程师来说要满足所有的设计规则会非常困难。所以就需要信号完整性工程师运用仿真分析工具对供应商的约束规则和实际设计进行分析,考察和优化元器件选择、拓扑结构、匹配方案、匹配元器件的值,并最终开发出确保信号完整性的PCB布局布线规则。因此,千兆位信号的精确仿真分析变得十分重要,而器件模型在信号完整性分析工作中的作用也越来越得到重视。
一个布局是否合理没有判断标准,可以采用一些相对简单的标准来判断布局的优劣。最常用的标准就是使飞线总长度尽可能短。一般来说,飞线总长度越短,意味着布线总长度也是越短(注意:这只是相对于大多数情况是正确的,并不是完全正确);走线越短,走线所占据的印制板面积也就越小,布通率越高。在走线尽可能短的同时,还必须考虑布线密度的问题。如何布局才能使飞线总长度最短并且保证布局密度不至于过高而不能实现是个很复杂的问题。因为,调整布局就是调整封装的放置位置,一个封装的焊盘往往和几个甚至几十个网络同时相关联,减小一个网络飞线长度可能会增长另一个网络的飞线长度。如何能够调整封装的位置到最佳点实在给不出太实用的标准,实际操作时,主要依靠设计者的经验观查屏幕显示的飞线是否简捷、有序和计算出的总长度是否最短。飞线是手工布局和布线的主要参考标准,手工调整布局时尽量使飞线走最短路径,手工布线时常常按照飞线指示的路径连接各个焊盘。Protel的飞线优化算法可以有效地解决飞线连接的最短路径问题。飞线的连接策略Protel提供了两种飞线连接方式供使用者选择:顺序飞线和最短树飞线。在布线参数设置中的飞线模式页可以设置飞线连接策略,应该选择最短树策略。动态飞线在有关飞线显示和控制一节中已经讲到: 执行显示网络飞线、显示封装飞线和显示全部飞线命令之一后飞线显示开关打开,执行隐含全部飞线命令后飞线显示开关关闭。