【導讀】在電子產(chǎn)品盛行的當今，電子產(chǎn)品行業(yè)的設計都離不開PCB制圖軟件，而對于同一軟件每個工程師在設計產(chǎn)品，應用該軟件設計產(chǎn)品時都會遇到這樣或是那樣的技術問題。這里我們總結了，一些在用PCB設計時會出現(xiàn)的問題和設計技巧。希望對大家有幫助。
34、2G以上高頻PCB設計，走線,排版,應重點注意哪些方面？
2G以上高頻PCB屬于射頻電路設計，不在高速數(shù)字電路設計討論范圍內。而射頻電路的布局（layout)和布線（routing)應該和原理圖一起考慮的，因為布局布線都會造成分布效應。而且，射頻電路設計一些無源器件是通過參數(shù)化定義，特殊形狀銅箔實現(xiàn)，因此要求EDA工具能夠提供參數(shù)化器件，能夠編輯特殊形狀銅箔。Mentor公司的boardstation中有專門的RF設計模塊，能夠滿足這些要求。而且，一般射頻設計要求有專門射頻電路分析工具，業(yè)界最著名的是agilent的eesoft，和Mentor的工具有很好的接口。
35、2G以上高頻PCB設計，微帶的設計應遵循哪些規(guī)則?
射頻微帶線設計，需要用三維場分析工具提取傳輸線參數(shù)。所有的規(guī)則應該在這個場提取工具中規(guī)定。
36、對于全數(shù)字信號的PCB，板上有一個80MHz的鐘源。除了采用絲網(wǎng)（接地）外，為了保證有足夠的驅動能力，還應該采用什么樣的電路進行保護？
確保時鐘的驅動能力，不應該通過保護實現(xiàn)，一般采用時鐘驅動芯片。一般擔心時鐘驅動能力，是因為多個時鐘負載造成。采用時鐘驅動芯片，將一個時鐘信號變成幾個，采用點到點的連接。選擇驅動芯片，除了保證與負載基本匹配，信號沿滿足要求（一般時鐘為沿有效信號），在計算系統(tǒng)時序時，要算上時鐘在驅動芯片內時延。
37、如果用單獨的時鐘信號板，一般采用什么樣的接口，來保證時鐘信號的傳輸受到的影響小？
時鐘信號越短，傳輸線效應越小。采用單獨的時鐘信號板，會增加信號布線長度。而且單板的接地供電也是問題。如果要長距離傳輸，建議采用差分信號。LVDS信號可以滿足驅動能力要求，不過您的時鐘不是太快，沒有必要的。
38、27M,SDRAM時鐘線（80M-90M），這些時鐘線二三次諧波剛好在VHF波段，從接收端高頻竄入后干擾很大。除了縮短線長以外，還有那些好辦法？
如果是三次諧波大，二次諧波小，可能因為信號占空比為50%，因為這種情況下，信號沒有偶次諧波。這時需要修改一下信號占空比。此外，對于如果是單向的時鐘信號，一般采用源端串聯(lián)匹配。這樣可以抑制二次反射，但不會影響時鐘沿速率。源端匹配值，可以采用下圖公式得到。
39、什么是走線的拓撲架構？
Topology,有的也叫routing order.對于多端口連接的網(wǎng)絡的布線次序。
40、怎樣調整走線的拓撲架構來提高信號的完整性？
這種網(wǎng)絡信號方向比較復雜，因為對單向，雙向信號，不同電平種類信號，拓樸影響都不一樣，很難說哪種拓樸對信號質量有利。而且作前仿真時，采用何種拓樸對工程師要求很高，要求對電路原理，信號類型，甚至布線難度等都要了解。
41、怎樣通過安排迭層來減少EMI問題？
首先，EMI要從系統(tǒng)考慮，單憑PCB無法解決問題。層疊對EMI來講，我認為主要是提供信號最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合，適當比電源層外延，對抑制共模干擾有好處。
42、為何要鋪銅？
一般鋪銅有幾個方面原因。１，EMC.對于大面積的地或電源鋪銅，會起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND起到防護作用。２，PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果，或者層壓不變形，對于布線較少的PCB板層鋪銅。３，信號完整性要求，給高頻數(shù)字信號一個完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡的布線。當然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。
43、在一個系統(tǒng)中，包含了dsp和pld，請問布線時要注意哪些問題呢？
看你的信號速率和布線長度的比值。如果信號在傳輸線上的時延和信號變化沿時間可比的話，就要考慮信號完整性問題。另外對于多個DSP，時鐘，數(shù)據(jù)信號走線拓普也會影響信號質量和時序，需要關注。
44、除protel工具布線外，還有其他好的工具嗎？
至于工具，除了PROTEL，還有很多布線工具，如MENTOR的WG2000,EN2000系列和powerpcb，Cadence的allegro，zuken的cadstar,cr5000等，各有所長。
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45、什么是“信號回流路徑”？
信號回流路徑,即return current。高速數(shù)字信號在傳輸時，信號的流向是從驅動器沿PCB傳輸線到負載，再由負載沿著地或電源通過最短路徑返回驅動器端。這個在地或電源上的返回信號就稱信號回流路徑。Dr.Johson在他的書中解釋，高頻信號傳輸，實際上是對傳輸線與直流層之間包夾的介質電容充電的過程。SI分析的就是這個圍場的電磁特性，以及他們之間的耦合。
46、如何對接插件進行SI分析？
在IBIS3.2規(guī)范中，有關于接插件模型的描述。一般使用EBD模型。如果是特殊板，如背板，需要SPICE模型。也可以使用多板仿真軟件（HYPERLYNX或IS_multiboard），建立多板系統(tǒng)時，輸入接插件的分布參數(shù)，一般從接插件手冊中得到。當然這種方式會不夠精確，但只要在可接受范圍內即可。
47、請問端接的方式有哪些？
端接（terminal）,也稱匹配。一般按照匹配位置分有源端匹配和終端匹配。其中源端匹配一般為電阻串聯(lián)匹配，終端匹配一般為并聯(lián)匹配，方式比較多，有電阻上拉，電阻下拉，戴維南匹配，AC匹配，肖特基二極管匹配。
48、采用端接（匹配）的方式是由什么因素決定的？
匹配采用方式一般由BUFFER特性，拓普情況，電平種類和判決方式來決定，也要考慮信號占空比，系統(tǒng)功耗等。
49、采用端接（匹配）的方式有什么規(guī)則？
數(shù)字電路最關鍵的是時序問題，加匹配的目的是改善信號質量，在判決時刻得到可以確定的信號。對于電平有效信號，在保證建立、保持時間的前提下，信號質量穩(wěn)定；對延有效信號，在保證信號延單調性前提下，信號變化延速度滿足要求。Mentor ICX產(chǎn)品教材中有關于匹配的一些資料。另外《High Speed Digital design a hand book of blackmagic》有一章專門對terminal的講述，從電磁波原理上講述匹配對信號完整性的作用，可供參考。
50、能否利用器件的IBIS模型對器件的邏輯功能進行仿真？如果不能，那么如何進行電路的板級和系統(tǒng)級仿真？
IBIS模型是行為級模型，不能用于功能仿真。功能仿真，需要用SPICE模型，或者其他結構級模型。
51、在數(shù)字和模擬并存的系統(tǒng)中，有2種處理方法，一個是數(shù)字地和模擬地分開，比如在地層，數(shù)字地是獨立地一塊，模擬地獨立一塊，單點用銅皮或FB磁珠連接，而電源不分開；另一種是模擬電源和數(shù)字電源分開用FB連接，而地是統(tǒng)一地地。請問李先生，這兩種方法效果是否一樣？
應該說從原理上講是一樣的。因為電源和地對高頻信號是等效的。 區(qū)分模擬和數(shù)字部分的目的是為了抗干擾，主要是數(shù)字電路對模擬電路的干擾。但是，分割可能造成信號回流路徑不完整，影響數(shù)字信號的信號質量，影響系統(tǒng)EMC質量。因此，無論分割哪個平面，要看這樣作，信號回流路徑是否被增大，回流信號對正常工作信號干擾有多大。 現(xiàn)在也有一些混合設計，不分電源和地，在布局時，按照數(shù)字部分、模擬部分分開布局布線，避免出現(xiàn)跨區(qū)信號。
52、安規(guī)問題：FCC、EMC的具體含義是什么？
FCC: federal communication commission 美國通信委員會
EMC: electro megnetic compatibility 電磁兼容
FCC是個標準組織，EMC是一個標準。標準頒布都有相應的原因，標準和測試方法。
53、何謂差分布線？
差分信號，有些也稱差動信號，用兩根完全一樣，極性相反的信號傳輸一路數(shù)據(jù)，依靠兩根信號電平差進行判決。為了保證兩根信號完全一致，在布線時要保持并行，線寬、線間距保持不變。
54、PCB仿真軟件有哪些？
仿真的種類很多，高速數(shù)字電路信號完整性分析仿真分析(SI)常用軟件有icx,signalvision,hyperlynx,XTK,speectraquest等。有些也用Hspice。
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55、PCB仿真軟件是如何進行LAYOUT仿真的？
高速數(shù)字電路中，為了提高信號質量，降低布線難度，一般采用多層板，分配專門的電源層，地層。
56、在布局、布線中如何處理才能保證50M以上信號的穩(wěn)定性
高速數(shù)字信號布線，關鍵是減小傳輸線對信號質量的影響。因此，100M以上的高速信號布局時要求信號走線盡量短。
數(shù)字電路中，高速信號是用信號上升延時間來界定的。而且，不同種類的信號（如TTL,GTL,LVTTL），確保信號質量的方法不一樣。
57、室外單元的射頻部分，中頻部分，乃至對室外單元進行監(jiān)控的低頻電路部分往往采用部署在同一PCB上，請問對這樣的PCB在材質上有何要求？如何防止射頻，中頻乃至低頻電路互相之間的干擾？
混合電路設計是一個很大的問題。很難有一個完美的解決方案。 一般射頻電路在系統(tǒng)中都作為一個獨立的單板進行布局布線，甚至會有專門的屏蔽腔體。而且射頻電路一般為單面或雙面板，電路較為簡單，所有這些都是為了減少對射頻電路分布參數(shù)的影響，提高射頻系統(tǒng)的一致性。相對于一般的FR4材質，射頻電路板傾向與采用高Q值的基材，這種材料的介電常數(shù)比較小，傳輸線分布電容較小，阻抗高，信號傳輸時延小。 在混合電路設計中，雖然射頻，數(shù)字電路做在同一塊PCB上，但一般都分成射頻電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)，分別布局布線。之間用接地過孔帶和屏蔽盒屏蔽。
58、對于射頻部分，中頻部分和低頻電路部分部署在同一PCB上，mentor有什么解決方案？
Mentor的板級系統(tǒng)設計軟件，除了基本的電路設計功能外，還有專門的RF設計模塊。在RF原理圖設計模塊中，提供參數(shù)化的器件模型，并且提供和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口；在RF LAYOUT模塊中，提供專門用于射頻電路布局布線的圖案編輯功能，也有和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口，對于分析仿真后的結果可以反標回原理圖和PCB。同時，利用Mentor軟件的設計管理功能，可以方便的實現(xiàn)設計復用，設計派生，和協(xié)同設計。大大加速混合電路設計進程。 手機板是典型的混合電路設計，很多大型手機設計制造商都利用Mentor加安杰倫的eesoft作為設計平臺。
59、mentor的產(chǎn)品結構如何？
Mentor Graphics的PCB工具有WG(原veribest)系列和Enterprise(boardstation)系列。
60、Mentor的PCB設計軟件對差分線隊的處理又如何？
Mentor軟件在定義好差分對屬性后，兩根差分對可以一起走線，嚴格保證差分對線寬，間距和長度差，遇到障礙可以自動分開，在換層時可以選擇過孔方式。
61、在一塊12層PCb板上，有三個電源層2.2v，3.3v,5v，將三個電源各作在一層，地線該如何處理？
一般說來，三個電源分別做在三層，對信號質量比較好。因為不大可能出現(xiàn)信號跨平面層分割現(xiàn)象。跨分割是影響信號質量很關鍵的一個因素，而仿真軟件一般都忽略了它。對于電源層和地層，對高頻信號來說都是等效的。在實際中，除了考慮信號質量外，電源平面耦合(利用相鄰地平面降低電源平面交流阻抗)，層疊對稱，都是需要考慮的因素。
62、PCB在出廠時如何檢查是否達到了設計工藝要求？
很多PCB廠家在PCB加工完成出廠前，都要經(jīng)過加電的網(wǎng)絡通斷測試，以確保所有聯(lián)線正確。同時，越來越多的廠家也采用x光測試，檢查蝕刻或層壓時的一些故障。對于貼片加工后的成品板，一般采用ICT測試檢查，這需要在PCB設計時添加ICT測試點。如果出現(xiàn)問題，也可以通過一種特殊的X光檢查設備排除是否加工原因造成故障。
63、“機構的防護”是不是機殼的防護？
是的。機殼要盡量嚴密，少用或不用導電材料，盡可能接地。
64、在芯片選擇的時候是否也需要考慮芯片本身的esd問題？
不論是雙層板還是多層板，都應盡量增大地的面積。在選擇芯片時要考慮芯片本身的ESD特性，這些在芯片說明中一般都有提到，而且即使不同廠家的同一種芯片性能也會有所不同。設計時多加注意，考慮的全面一點，做出電路板的性能也會得到一定的保證。但ESD的問題仍然可能出現(xiàn)，因此機構的防護對ESD的防護也是相當重要的。
65、在做pcb板的時候，為了減小干擾，地線是否應該構成閉和形式？
在做PCB板的時候，一般來講都要減小回路面積，以便減少干擾，布地線的時候，也不 應布成閉合形式，而是布成樹枝狀較好，還有就是要盡可能增大地的面積。
66、如果仿真器用一個電源，pcb板用一個電源，這兩個電源的地是否應該連在一起？
如果可以采用分離電源當然較好，因為如此電源間不易產(chǎn)生干擾，但大部分設備是有具體要求的。既然仿真器和PCB板用的是兩個電源，按我的想法是不該將其共地的。
67、一個電路由幾塊pcb板構成，他們是否應該共地？
一個電路由幾塊PCB構成，多半是要求共地的，因為在一個電路中用幾個電源畢竟是不太實際的。但如果你有具體的條件，可以用不同電源當然干擾會小些。
68、設計一個手持產(chǎn)品，帶LCD，外殼為金屬。測試ESD時，無法通過ICE-1000-4-2的測試，CONTACT只能通過1100V，AIR可以通過6000V。ESD耦合測試時，水平只能可以通過3000V，垂直可以通過4000V測試。CPU主頻為33MHZ。有什么方法可以通過ESD測試？
手持產(chǎn)品又是金屬外殼，ESD的問題一定比較明顯，LCD也恐怕會出現(xiàn)較多的不良現(xiàn)象。如果沒辦法改變現(xiàn)有的金屬材質，則建議在機構內部加上防電材料，加強PCB的地，同時想辦法讓LCD接地。當然，如何操作要看具體情況。
69、設計一個含有DSP，PLD的系統(tǒng)，該從那些方面考慮ESD？
就一般的系統(tǒng)來講，主要應考慮人體直接接觸的部分，在電路上以及機構上進行適當?shù)谋Ｗo。至于ESD會對系統(tǒng)造成多大的影響，那還要依不同情況而定。干燥的環(huán)境下，ESD現(xiàn)象會比較嚴重，較敏感精細的系統(tǒng)，ESD的影響也會相對明顯。雖然大的系統(tǒng)有時ESD影響并不明顯，但設計時還是要多加注意，盡量防患于未然。
70、PCB設計中，如何避免串擾？
變化的信號（例如階躍信號）沿傳輸線由A到B傳播，傳輸線C-D上會產(chǎn)生耦合信號，變化的信號一旦結束也就是信號恢復到穩(wěn)定的直流電平時，耦合信號也就不存在了，因此串擾僅發(fā)生在信號跳變的過程當中，并且信號沿的變化（轉換率）越快，產(chǎn)生的串擾也就越大。空間中耦合的電磁場可以提取為無數(shù)耦合電容和耦合電感的集合，其中由耦合電容產(chǎn)生的串擾信號在受害網(wǎng)絡上可以分成前向串擾和反向串擾Sc，這個兩個信號極性相同；由耦合電感產(chǎn)生的串擾信號也分成前向串擾和反向串擾SL，這兩個信號極性相反。耦合電感電容產(chǎn)生的前向串擾和反向串擾同時存在，并且大小幾乎相等，這樣，在受害網(wǎng)絡上的前向串擾信號由于極性相反，相互抵消，反向串擾極性相同，疊加增強。串擾分析的模式通常包括默認模式，三態(tài)模式和最壞情況模式分析。默認模式類似我們實際對串擾測試的方式，即侵害網(wǎng)絡驅動器由翻轉信號驅動，受害網(wǎng)絡驅動器保持初始狀態(tài)（高電平或低電平），然后計算串擾值。這種方式對于單向信號的串擾分析比較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡驅動器由翻轉信號驅動，受害的網(wǎng)絡的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài)，來檢測串擾大小。這種方式對雙向或復雜拓樸網(wǎng)絡比較有效。最壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡的驅動器保持初始狀態(tài)，仿真器計算所有默認侵害網(wǎng)絡對每一個受害網(wǎng)絡的串擾的總和。這種方式一般只對個別關鍵網(wǎng)絡進行分析，因為要計算的組合太多，仿真速度比較慢。
未完待續(xù)，敬請關注（下篇）。
