PCB設(shè)計技巧100問（四）

61、Mentor的PCB設(shè)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。

62、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(zhì)量比較好。因為不大可能出現(xiàn)信號跨平面層分割現(xiàn)象?？绶指钍怯绊懶盘栙|(zhì)量很關(guān)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(zhì)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。

63、PCB在出廠時如何檢查是否達到了設(shè)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(luò)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?qū)訅簳r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(shè)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(shè)備排除是否加工原因造成故障。

64、“機構(gòu)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(dǎo)電材料，盡可能接地。

65、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(yīng)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(shè)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(gòu)的防護對ESD的防護也是相當(dāng)重要的。

66、在做pcb板的時候，為了減小干擾，地線是否應(yīng)該構(gòu)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(yīng)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。

67、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(yīng)該連在一起?

如果可以采用分離電源當(dāng)然較好，因為如此電源間不易產(chǎn)生干擾，但大部分設(shè)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。

68、一個電路由幾塊pcb板構(gòu)成，他們是否應(yīng)該共地?

一個電路由幾塊PCB構(gòu)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(dāng)然干擾會小些。

69、設(shè)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(zhì)，則建議在機構(gòu)內(nèi)部加上防電材料，加強PCB的地，同時想辦法讓LCD接地。當(dāng)然，如何操作要看具體情況。

70、設(shè)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(yīng)考慮人體直接接觸的部分，在電路上以及機構(gòu)上進行適當(dāng)?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(shè)計時還是要多加注意，盡量防患于未然。

71、PCB設(shè)計中，如何避免串?dāng)_?

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(jié)束也就是信號恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時，耦合信號也就不存在了，因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號跳變的過程當(dāng)中，并且信號沿的變化(轉(zhuǎn)換率)越快，產(chǎn)生的串?dāng)_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?dāng)_信號在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc，這個兩個信號極性相同;由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_SL，這兩個信號極性相反。耦合電感電容產(chǎn)生的前向串?dāng)_和反向串?dāng)_同時存在，并且大小幾乎相等，這樣，在受害網(wǎng)絡(luò)上的前向串?dāng)_信號由于極性相反，相互抵消，反向串?dāng)_極性相同，疊加增強。

串?dāng)_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?dāng)_測試的方式，即侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器保持初始狀態(tài)(高電平或低電平)，然后計算串?dāng)_值。這種方式對于單向信號的串?dāng)_分析比較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害的網(wǎng)絡(luò)的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài)，來檢測串?dāng)_大小。這種方式對雙向或復(fù)雜拓樸網(wǎng)絡(luò)比較有效。最壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動器保持初始狀態(tài)，仿真器計算所有默認侵害網(wǎng)絡(luò)對每一個受害網(wǎng)絡(luò)的串?dāng)_的總和。這種方式一般只對個別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)進行分析，因為要計算的組合太多，仿真速度比較慢。

72、導(dǎo)帶，即微帶線的地平面的鋪銅面積有規(guī)定嗎?

對于微波電路設(shè)計，地平面的面積對傳輸線的參數(shù)有影響。具體算法比較復(fù)雜(請參閱安杰倫的EESOFT有關(guān)資料)。而一般PCB數(shù)字電路的傳輸線仿真計算而言，地平面面積對傳輸線參數(shù)沒有影響，或者說忽略影響。

73、在EMC測試中發(fā)現(xiàn)時鐘信號的諧波超標(biāo)十分嚴重，只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?

EMC的三要素為輻射源，傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波，首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播，此外，必要的匹配和屏蔽也是需要的。

74、采用4層板設(shè)計的產(chǎn)品中，為什么有些是雙面鋪地的，有些不是?

鋪地的作用有幾個方面的考慮：1，屏蔽;2，散熱;3，加固;4，PCB工藝加工需要。所以不管幾層板鋪地，首先要看它的主要原因。

這里我們主要討論高速問題，所以主要說屏蔽作用。表面鋪地對EMC有好處，但是鋪銅要盡量完整，避免出現(xiàn)孤島。一般如果表層器件布線較多，很難保證銅箔完整，還會帶來內(nèi)層信號跨分割問題。所以建議表層器件或走線多的板子，不鋪銅。

75、對于一組總線(地址，數(shù)據(jù)，命令)驅(qū)動多個(多達4，5個)設(shè)備(FLASH,SDRAM,其他外設(shè)...)的情況，在PCB布線時，采用那種方式?

布線拓撲對信號完整性的影響，主要反映在各個節(jié)點上信號到達時刻不一致，反射信號同樣到達某節(jié)點的時刻不一致，所以造成信號質(zhì)量惡化。一般來講，星型拓撲結(jié)構(gòu)，可以通過控制同樣長的幾個stub，使信號傳輸和反射時延一致，達到比較好的信號質(zhì)量。

在使用拓撲之間，要考慮到信號拓撲節(jié)點情況、實際工作原理和布線難度。不同的buffer，對于信號的反射影響也不一致，所以星型拓撲并不能很好解決上述數(shù)據(jù)地址總線連接到flash和sdram的時延，進而無法確保信號的質(zhì)量;另一方面，高速的信號一般在dsp和sdram之間通信，flash加載時的速率并不高，所以在高速仿真時只要確保實際高速信號有效工作的節(jié)點處的波形，而無需關(guān)注flash處波形;星型拓撲比較菊花鏈等拓撲來講，布線難度較大，尤其大量數(shù)據(jù)地址信號都采用星型拓撲時。

附圖是使用Hyperlynx仿真數(shù)據(jù)信號在DDR——DSP——FLASH拓撲連接，和DDR——FLASH——DSP連接時在150MHz時的仿真波形。

可以看到，第二種情形，DSP處信號質(zhì)量更好，而FLASH處波形較差，而實際工作信號時DSP和DDR處的波形。

76、頻率30M以上的PCB，布線時使用自動布線還是手動布線;布線的軟件功能都一樣嗎?

是否高速信號是依據(jù)信號上升沿而不是絕對頻率或速度。自動或手動布線要看軟件布線功能的支持，有些布線手工可能會優(yōu)于自動布線，但有些布線，例如查分布線，總線時延補償布線，自動布線的效果和效率會遠高于手工布線。一般 PCB基材主要由樹脂和玻璃絲布混合構(gòu)成，由于比例不同，介電常數(shù)和厚度都不同。一般樹脂含量高的，介電常數(shù)越小，可以更薄。具體參數(shù)，可以向PCB生產(chǎn)廠家咨詢。另外，隨著新工藝出現(xiàn)，還有一些特殊材質(zhì)的PCB板提供給諸如超厚背板或低損耗射頻板需要。

77、在PCB設(shè)計中，通常將地線又分為保護地和信號地;電源地又分為數(shù)字地和模擬地，為什么要對地線進行劃分?

劃分地的目的主要是出于EMC的考慮，擔(dān)心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會對其他信號，特別是模擬信號通過傳導(dǎo)途徑有干擾。至于信號的和保護地的劃分，是因為EMC中ESD靜放電的考慮，類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分，最終的大地只有一個。只是噪聲瀉放途徑不同而已。

78、在布時鐘時，有必要兩邊加地線屏蔽嗎?

是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串?dāng)_/EMI情況來決定，而且如對屏蔽地線的處理不好，有可能反而會使情況更糟。

79、布不同頻率的時鐘線時有什么相應(yīng)的對策?

對時鐘線的布線，最好是進行信號完整性分析，制定相應(yīng)的布線規(guī)則，并根據(jù)這些規(guī)則來進行布線。

80、PCB單層板手工布線時，是放在頂層還是底層?

如果是頂層放器件，底層布線。