PCB设计新手常见问题解决技巧（二）

banban0517

1、高速PCB设计,多个信号层的敷铜在接地和接电源的分配
一般在空白区域的敷铜绝大部分情况是接地。 只是在高速信号线旁敷铜时要注意敷铜与信号线的距离， 因为所敷的铜会降低一点走线的特性阻抗。 也要注意不要影响到它层的特性阻抗， 例如在dual stripline的结构时。 
2、两个常被参考的特性阻抗公式： 
a.微带线(microstrip) 
Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W为线宽，T为走线的铜皮厚度，H为走线到参考平面的距离，Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式必须在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情况才能应用。&#160;
b.带状线(stripline)&#160;
Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中，H为两参考平面的距离，并且走线位于两参考平面的中间。此公式必须在W/H<0.35及T/H<0.25的情况才能应用。&#160;
3、在高密度印制板上通过软件自动产生测试点一般情况下能满足大批量生产的测试要求吗？&#160;
一般软件自动产生测试点是否满足测试需求必须看对加测试点的规范是否符合测试机具的要求。另外，如果走线太密且加测试点的规范比较严，则有可能没办法自动对每段线都加上测试点，当然，需要手动补齐所要测试的地方。&#160;
4、添加测试点对高速信号质量的影响&#160;
至于会不会影响信号质量就要看加测试点的方式和信号到底多快而定。基本上外加的测试点(不用线上既有的穿孔(via or DIP pin)当测试点)可能加在线上或是从线上拉一小段线出来。前者相当于是加上一个很小的电容在线上，后者则是多了一段分支。这两个情况都会对高速信号多多少少会有点影响，影响的程度就跟信号的频率速度和信号缘变化率(edge rate)有关。影响大小可透过仿真得知。原则上测试点越小越好(当然还要满足测试机具的要求)分支越短越好。&#160;
5、在若干PCB组成的系统，各板之间地线的连接&#160;
各个PCB板子相互连接之间的信号或电源在动作时，例如A板子有电源或信号送到B板子，一定会有等量的电流从地层流回到A板子 (此为Kirchoff current law)。这地层上的电流会找阻抗最小的地方流回去。（迈威PCB设计培训班开班了，培训完毕学员能独立完成中等难度PCB设计项目，胜任PCB设计助理工程师岗位。公众号：eqpcb_cp）所以，在各个不管是电源或信号相互连接的接口处，分配给地层的管脚数不能太少，以降低阻抗，这样可以降低地层上的噪声。另外，也可以分析整个电流环路，尤其是电流较大的部分，调整地层或地线的接法，来控制电流的走法(例如，在某处制造低阻抗，让大部分的电流从这个地方走)，降低对其它较敏感信号的影响。&#160;
6、电源平面上面的信号线可使用微带线模型计算特性阻抗；电源和地平面之间的信号也可以使用带状线模型计算
电源平面上面的信号线可以使用微带线模型计算特性阻抗，电源和地平面之间的信号也可以使用带状线模型计算。在计算特性阻抗时电源平面跟地平面都必须视为参考平面。 例如四层板: 顶层-电源层-地层-底层， 这时顶层走线特性阻抗的模型是以电源平面为参考平面的微带线模型。&#160;
7、&#160;PCB与外壳接地的点的选择原则
选择PCB与外壳接地点选择的原则是利用chassis ground提供低阻抗的路径给回流电流(returning current)及控制此回流电流的路径。例如，通常在高频器件或时钟产生器附近可以借固定用的螺丝将PCB的地层与chassis ground做连接，以尽量缩小整个电流回路面积，也就减少电磁辐射。
&#160;8、柔板检验标准通常依据IPC6013 &#160;
可以用一般设计PCB的软件来设计柔性电路板(Flexible Printed Circuit)。一样用Gerber格式给FPC厂商生产。由于制造的工艺和一般PCB不同，各个厂商会依据他们的制造能力会对最小线宽、最小线距、最小孔径(via)有其限制。除此之外，可在柔性电路板的转折处铺些铜皮加以补强。软板的检验标准通常依据IPC6013&#160;。
9、差分信号线中间一般不可加地线&#160;
差分信号中间一般是不能加地线。因为差分信号的应用原理最重要的一点便是利用差分信号间相互耦合(coupling)所带来的好处，如flux cancellation，抗噪声(noise immunity)能力等。若在中间加地线，便会破坏耦合效应。
10、三个方面着手路板DEBUG？
就数字电路而言，首先先依序确定三件事情：&#160;
（1）确认所有电源值的大小均达到设计所需。有些多重电源的系统可能会要求某些电源之间起来的顺序与快慢有某种规范。&#160;
（2）确认所有时钟信号频率都工作正常且信号边缘上没有非单调(non-monotonic)的问题。
（3）确认reset信号是否达到规范要求。&#160;
这些都正常的话，芯片应该要发出第一个周期(cycle)的信号。接下来依照系统运作原理与bus protocol来debug。
以上即是PCB设计新手常见问题解决技巧（二），下期预告：PCB设计新手常见问题解决技巧（三），更多行业及PCB设计、Allegro培训信息可查阅快点PCB学院订阅号：eqpcb_cp。