高速pcb設(shè)計(jì)指南之六-免費(fèi)閱讀
【正文】 當(dāng)你必須在某個(gè)時(shí)間段里完成一份工作時(shí)，你很容易就會(huì)忘記一些關(guān)鍵的東西，更不用說要作出更改了。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 24 頁 共 25 頁 一個(gè)實(shí)心的整塊接地面直接放在表層下第一層時(shí)，隔離效果最好，盡管小心一點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)其它的做法也管用。公共模擬地和用于屏蔽和隔 開信號(hào)線的地通常是同等重要的，問題在于如果沒有預(yù)見和事先仔細(xì)的計(jì)劃，每次你能在這方面所做的事都很少。要做到這點(diǎn)是不容易的。 要確保 RF 走線下層的地是實(shí)心的，而且所有的元器件都牢固地連到主地上，并與其它可能帶來噪聲的走線隔離開來。 緩沖器可以用來提高隔離效果，因?yàn)樗砂淹粋€(gè)信號(hào)分為兩個(gè)部分，并用于驅(qū)動(dòng)不同的電路，特別是本振可能需要緩沖器 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 21 頁 共 25 頁 來驅(qū)動(dòng)多個(gè)混頻器。實(shí)際上，它們可能會(huì)變得不穩(wěn)定，并將噪音和互調(diào)信號(hào)添加到 RF 信號(hào)上。 蜂窩電話里大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小，因此走線寬度通常不是問題，不過， 必須為高功率放大器的電源單獨(dú)走一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低 。將元件與地層相連的過孔應(yīng)該盡可能靠近 PCB 板上元件焊盤，最好是使用打在焊盤上的盲孔以將連接線電感減到最小，電感應(yīng)該靠近C1。 此外，恰當(dāng)和有效的芯片電源去耦也非常重要。正確的 RF 路徑對(duì)整塊 PCB 板的性能而言非常重要，這也就是為什么元器件布局通常在蜂窩電話 PCB 板設(shè)計(jì)中占大部分時(shí)間的原因。 二、 如何進(jìn)行分區(qū)？ 設(shè)計(jì)分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。如果你的 PCB 板上有很多物理空間，那么你可以很容易地做到這一點(diǎn)，但通常元器件很多， PCB 空間較小，因而這通常是不可能的。 當(dāng)然，有許多重要的 RF 設(shè)計(jì)課題值得討論，包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長和駐波，不過，本文將集中探討與 RF 電路板分區(qū)設(shè)計(jì)有關(guān)的各種問題。 。 混合信號(hào) PCB 設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，設(shè)計(jì)過程要注意以下幾點(diǎn)： PCB 分區(qū)為獨(dú)立的模擬部分和數(shù)字部分。注意分區(qū)和布線，確保在所有的層上沒有數(shù)字信號(hào)線位于模擬部分之上，也沒 有任何模擬信號(hào)線位于數(shù)字部分之上。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 12 頁 共 25 頁 如圖 3 中所示，將地分割開，在 A/D 轉(zhuǎn)換器下面把模擬地和數(shù)字地部分連接在一起。 PCB 設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一地，通過數(shù)字電路和模擬電路分區(qū)以及合適的信號(hào)布線，通?？梢越鉀Q一些比較困難的布局布線問題，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生因地分割帶來的一些潛在的麻煩。還有一種可行的辦法是 采用差分信號(hào) ：信號(hào)從一條線流入從另外一條信號(hào)線返回，這種情況下，不需要地作為回流路徑。最糟糕的是當(dāng)把分割地在電源處連接在一起時(shí)，將形成一個(gè)非常大的電流環(huán)路。相反，如果系統(tǒng)存在兩個(gè)參考面，就可能形成一個(gè)偶極天線 (注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比 )；而如果信號(hào)不能通過盡可能小的環(huán)路返回，就可能形成一個(gè)大的環(huán)狀天線 (注：小型環(huán)狀天線的輻射大小與環(huán)路面積、流過環(huán)路的電流大小以及頻率的平方成正比 )。 若干最新的自動(dòng)布線應(yīng)用程序能夠?qū)Ω呙芏榷鄬訑?shù)字電路進(jìn)行布線。 OC48 卡上的ATE 測(cè)試觸點(diǎn)要在邏輯設(shè)計(jì)時(shí)定義。電源印制線越長，電感越大。前述對(duì)高速數(shù)字總線和時(shí)鐘信號(hào)的信號(hào)完整性的設(shè)計(jì)，揭示出一些對(duì)處理器總線、平衡 Ts 及某些時(shí)鐘信號(hào)布線的時(shí)滯匹配的特殊布線拓?fù)湟?。在按照指南設(shè)計(jì)之前，要與分銷商的應(yīng)用工程師充分交流。這是布局之前必須完成的基礎(chǔ)工作 (見圖 4)?；旧弦鶕?jù)成品的厚度、層數(shù)、銅的重量、阻抗 (帶容差 )和最小的過孔焊盤和孔的尺寸來分層，制造商應(yīng)該書面提供分層建議。這些都會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量、時(shí)序和 EMI 問題。 經(jīng)過檢查不同功能電路塊的布局和布線要求，初步建議采用12 層板，如圖 3 所示。 二、 現(xiàn)代混合信號(hào) PCB 的布局和布線 下面將通過 OC48 接口卡的設(shè)計(jì)來 闡述混合信號(hào) PCB 布局 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 3 頁 共 25 頁 和布線的技術(shù)。圖 1 所示的矩陣對(duì)混合信號(hào) PCB的設(shè)計(jì)規(guī)劃有幫助。數(shù)字電路的工作依賴在接收端根據(jù)預(yù)先定義的電壓電平或門限對(duì)高電平或低電平的檢測(cè)，它相當(dāng)于判斷邏輯狀態(tài)的 “真 ”或 “假 ”。 現(xiàn)代混合信號(hào) PCB 設(shè)計(jì)的另一個(gè)難點(diǎn)是不同數(shù)字邏輯的器件越來越多，比如 GTL、 LVTTL、 LVCMOS 及 LVDS 邏輯，每種邏輯電路的邏輯門限和電壓擺幅都不同，但是，這些不同邏輯門限和電壓擺幅的電路必須共同設(shè)計(jì)在一塊 PCB 上?；蛟S，由于輸入 /輸出連接器位置的緣故，布局方案必須把數(shù)字和模擬電路的布線混合在一起。獨(dú)立的鎖相環(huán)、電源濾波器和本地參考電壓源也集成在一起。 要避免在鄰近電源層的地方走數(shù)字時(shí)鐘線和高頻模擬信號(hào) 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 4 頁 共 25 頁 線，否則，電源信號(hào)的噪聲將耦合到敏感的模擬信號(hào)之中。卡的厚度還必須根據(jù)過孔焊盤和孔的布線特征尺寸調(diào) 整，以便使鉆孔直徑與成品卡厚度的寬高比不超過制造商提供的金屬化孔的寬高比。有時(shí)，受機(jī)殼形狀的限制，不得不設(shè)計(jì)高密度板卡。差分布局和布線的對(duì)稱性將減少共模噪聲的影響。 高頻模擬部分的位置和布線確定后，就可以按照框圖中所示的分組方法放置其余的數(shù)字電路。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 7 頁 共 25 頁 四、 OC48 卡的數(shù)字布線 對(duì)于數(shù)字器件電源線和混合信號(hào) DSP 的數(shù)字部分，數(shù)字布線要從 SMD 出路圖 (escape patterns)開始。在 OC48 接口卡這樣的混合信號(hào) PCB 上，要特別注意電源分支的布線。如果布線必須穿過開口區(qū)域到另一層，應(yīng)確保與布線相鄰的另一層為連續(xù)的接地層。最后進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查、最終制造的復(fù)查、光罩和復(fù)查并簽發(fā)給制造者，則布板任務(wù)才正式結(jié)束 分區(qū)設(shè)計(jì) 摘要：混合信號(hào)電路 PCB 的設(shè)計(jì)很復(fù)雜，元器件的布局、布線以及電源和地線的處理將直接影響到電路性能和電磁兼容性能。在 PCB 設(shè)計(jì)中最常見的問題就是信號(hào)線跨越分割地或電源而產(chǎn)生 EMI 問題。這樣，在每一個(gè)信號(hào)線的下方都能夠提供一個(gè)直接的電流回流路徑，從而使形成的環(huán)路面積很小。 在這種情況下，數(shù)字信號(hào)返回電流不會(huì)流入到模擬信號(hào)的地 。 在將 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地管腳連接在一起時(shí)，大多數(shù)的 A/D 轉(zhuǎn)換器廠商會(huì)建議： 將 AGND 和 DGND 管腳通過最短的引線連接到同一個(gè)低阻抗的地上 (注：因?yàn)榇蠖鄶?shù) A/D 轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部沒有將模擬地和數(shù)字地連接在一起，必須通過外部管腳實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字地的連接 )，任何與 DGND 連接的外部阻抗都會(huì)通過寄生電容將更多的數(shù)字噪聲耦合到 IC 內(nèi)部的模擬電路上。如圖 4 所示，將統(tǒng)一的地分為模擬部分和數(shù)字部分。 在混合信號(hào) PCB 板上通常有獨(dú)立的數(shù)字和模擬電源，能夠而且
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