高速pcb設(shè)計(jì)指南之八(doc23)-經(jīng)營管理-文庫吧在線文庫
【正文】 9 頁 共 23 頁 通過 IC 的電源管腳吸納的電流都是由電路板上的去耦網(wǎng)絡(luò)提供的。目前僅有少數(shù)高端微處理器采用了這種技術(shù)，但是 IC 廠商們對這項(xiàng)技術(shù)的興趣正與日俱增，可以預(yù)見這樣的設(shè)計(jì)技術(shù)必將在未來 大規(guī)模、高功耗的 IC 設(shè)計(jì)中普遍應(yīng)用。檢查 IC 芯片是否采用了這樣的技術(shù)可以更加清楚 IC 的輸出阻抗。這種技術(shù)通過提 升表達(dá)式 “Ldi/dt”中的信號上升時間 “dt”項(xiàng)來減小 EMI。 現(xiàn)在 PCB設(shè)計(jì)的時間越來越短，越來越小的電路板空間，越來越高的器件密度，極其苛刻的布局規(guī)則和大尺寸的元件使得設(shè)計(jì)師的工作更加困難。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)計(jì)效果。每個信號類都應(yīng)該有優(yōu)先級，優(yōu)先級越高，規(guī)則也越嚴(yán)格。 扇出設(shè)計(jì) 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 15 頁 共 23 頁 在扇出設(shè)計(jì)階段，要使自動布線工具能對元件引腳進(jìn)行連接，表面貼裝器件的每一個引腳至少應(yīng)有一個過孔，以便在需要更多的連接時，電路板能夠進(jìn)行內(nèi)層連接、在線測試 (ICT)和電路再處理。采用手動布 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 16 頁 共 23 頁 線有助于自動布線工具完成布線工作。在了解自動布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對布線的影響后，自動布線的質(zhì)量在一定程度上可以得到保證。每完成一類信號后，其余網(wǎng)絡(luò)布線的約束條件就會減少。同手動布線設(shè)計(jì)一樣，自動布線設(shè)計(jì)也能在檢查過程中進(jìn)行整理和編輯。 設(shè)計(jì)約束條件 由于要考慮電磁兼容 (EMC)及電磁干擾、串?dāng)_、信號延遲和差分對布線等高密度設(shè)計(jì)因素，布局布線的約束條件每年都在增加。在某些消費(fèi)類產(chǎn)品中，底板的大小與其上器件大小相差無幾，元件占據(jù)的板面積高達(dá) 80%。主板設(shè)計(jì)在上市時間之后，就可能不再是一件藝術(shù)品了。 下一代電路板設(shè)計(jì)技術(shù) 微孔等離子蝕刻技術(shù)在多層板，尤其是在蜂窩電話和家用電器中的應(yīng)用大大改變了對布局布線工具的要求。還有一些工程師認(rèn)為當(dāng)在一個板上放置的元件多達(dá) 4,000個時，會產(chǎn)生很大問題。我們相信，自由角度布線、自動布局和 3D布局等新型軟件技術(shù)也會同自動布線技術(shù)一樣成為底板設(shè)計(jì)人員的日常設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)人員可用這些新工具來解決微孔和單片高密度集成系統(tǒng)等新型硬件技術(shù)問題。如 Zuken 的 Freedom 最新工具采用三維底板模型來進(jìn)行元件的空間布局，隨后再進(jìn)行二維布線。布局布 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 22 頁 共 23 頁 線工具總是假設(shè)板上有足夠的空間讓元件拾放機(jī)來拾放表面安裝元件，而不會對板上已有元件產(chǎn)生影響。對這種高密度器件而言，采用寬度和空間極小的布線方式是唯一可行的，只有這樣， 才能保證較高的成品率。布線工具能對某些恰成 45176。當(dāng)然，對于某些特別重要的節(jié)點(diǎn)，要求布局布線工具能夠加以區(qū)分，但無需對每個管腳或節(jié)點(diǎn)都加以限制。隨著球柵陣列封裝的高密度單芯片、高密度連接器、微孔內(nèi)建技術(shù)以及 3D板在印刷電路板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，布局和布線已越來越一體化，并成為設(shè)計(jì)過程的重 要組成部分。 自動布線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括： 略微改變設(shè)置，試用多種路徑布線； 保持基本規(guī)則不變，試用不同的布線層、不同的印制線和間隔寬度以及不同線寬、不同類型的過孔如盲孔、埋孔等，觀察這些因素對設(shè)計(jì)結(jié)果有何影響； 要進(jìn)行處理； ，自動布線工具對其布線的自由度就越大。 在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動布線將會達(dá)到與預(yù)期相近的結(jié)果，當(dāng)然可能還需要進(jìn)行一些整理工作，同時還需要確保其它信號和網(wǎng)絡(luò)布線的空間。布線完成后，再由有關(guān)的工程人員來對這些信號布線進(jìn)行檢查，這個過程相對容易得多。測試夾具可能很昂貴，而且通常是在即將投入全面生產(chǎn)時才會訂購，如果這時候才考慮添加節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn) 100%可測試性就太晚了。如果裝配部門允許元件移動，可以對電路適當(dāng)優(yōu)化，更便于自動布線。在設(shè)計(jì)之前認(rèn)真的規(guī)劃將減少布線中很多的麻煩。下面是一般 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 13 頁 共 23 頁 的設(shè)計(jì)過程和步驟。將有疑問的 IC 芯片安裝到一個專門設(shè)計(jì)的測試電路板上，啟動時鐘運(yùn)行和高速數(shù)據(jù)操作。 最后，某些 IC 芯片輸出信號的斜率也受到控制。信號反射也是影響信號完整性的一個重要因素。一種最直接的解決方法是將所有的電源去耦都放在 IC 內(nèi)部。5V 電源電壓的 IC 芯片驅(qū)動 50Ω 傳輸線時，吸納的電流為100mA； IC 芯片驅(qū)動同樣的 50Ω傳輸線時，吸納電流將減小到 66mA； IC芯片驅(qū)動同樣的 50Ω傳輸線時，吸 納電流將減小到 36mA。 IC 封裝中另一個需要關(guān)注的重要問題是芯片內(nèi)部的 PCB設(shè)計(jì)，內(nèi)部 PCB通常也是 IC 封裝中最大的組成 部分，在內(nèi)部 PCB設(shè)計(jì)時如果能夠?qū)崿F(xiàn)電容和電感的嚴(yán)格控制，將極大地改善設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體 EMI性能。實(shí)際情況并非如此，即使思想最前衛(wèi)的 IC廠商也沒有如此分配 IC 芯片的管腳，而是采用其它折衷方法。 BGA封裝的 IC 芯片同任何常用的封裝類型相比具有最低的引線電感。如果硅基芯片的電氣連接點(diǎn)直接安裝在內(nèi)部小 PCB 上的話，那么在一段相對較短的時間之后， IC 封裝內(nèi)部溫度的變化導(dǎo)致熱脹冷縮，這種方式的連接就會因?yàn)閿嗔讯АＰ⌒蚉CB實(shí)現(xiàn)硅基芯片上的信號和電源與 IC 封裝上的對應(yīng)管腳之間的連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了硅基芯片上信號和電源節(jié)點(diǎn)的對外延伸。當(dāng) IC 的輸出級發(fā)生跳變并驅(qū)動相連的 PCB線為邏輯 “高 ”時， IC 芯片將從電源中吸納電流，提供輸出級所需的能量。當(dāng) IC 的輸出在邏輯高到邏輯低或者邏輯低到邏輯高之間變換時，這些信號電壓和信號電流就會產(chǎn)生電場和磁場，而這些電場和磁場的最高頻率就是發(fā)射帶寬。本文將著重討論這些問題，并且探討 IC對 EMI控制的影響。 現(xiàn)有的系統(tǒng)級 EMI控制技術(shù)包括： 電路封閉在一個 Faraday 盒中 (注意包含電路的機(jī)械封裝應(yīng)該密封 )來實(shí)現(xiàn) EMI屏蔽； 電路板或者系統(tǒng)的 I/O 端口上采取濾波和衰減
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