高速pcb設(shè)計(jì)指南之六-在線瀏覽
2024-11-06 08:14本頁(yè)面
【正文】 基本指南并與封裝中每條電源和接地引腳的 特定要求相結(jié)合，就可以開始對(duì)集成了 DSP 和微處理器的 OC48 卡布局布線。要注意仔細(xì)設(shè)計(jì)下列電路：對(duì)模擬信號(hào)靈敏度高的 CPU 中 PLL 電源濾波電路的位置；本地CPU內(nèi)核電壓調(diào)整器；用于 “數(shù)字 ”微處理器的參考電壓電路。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)湟蟆? 在解決問題的過程中，布板階段做一些調(diào)整是當(dāng)然的事。此時(shí)此刻，對(duì)板卡進(jìn)行完整 DFM/DFT布局復(fù)查將有助于確保該卡滿足客戶的需要。要采用裝配工藝允許的最短和最寬的印制線。電源印制線越長(zhǎng)，電感越大。簡(jiǎn)言之，根據(jù)需要微調(diào)旁路電容的位置，使之安裝方便并分布在數(shù)字部件和混合信號(hào)器件數(shù)字部分的周圍。 當(dāng)電源分支要穿過連續(xù)的平面時(shí) (如 OC48 接口卡上的 電源層 )，則電源引腳和旁路電容本身不必共享相同的出口圖，就可以得到最低的電感和 ESR 旁路。記住，要 在整個(gè)卡上以矩陣排列的形式放置額外的旁路電容，即使在無(wú)源器件附近也要放置 (見圖 6)。 OC48 卡上的ATE 測(cè)試觸點(diǎn)要在邏輯設(shè)計(jì)時(shí)定義。為了以 英寸的最小 ATE 測(cè)試探頭實(shí)現(xiàn) ATE 測(cè)試，必須保留引出過孔 (breakout via)的位置，以保證電源層不會(huì)被過孔的反面焊盤 (antipads)交叉所隔斷。在鄰近層上按該開口區(qū)域的周長(zhǎng)定義禁止布線區(qū)，防止布線進(jìn)入。這將減少反射路徑。 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。由于 OC48 處理器總線采用一種改進(jìn)的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在自動(dòng)布線時(shí)其優(yōu)先級(jí)最高 (見圖 7)。仿真證明布線指導(dǎo)達(dá)到預(yù)期的要求并改善了第二層總線的時(shí)序指標(biāo)。本文介紹的地和電源的分區(qū)設(shè)計(jì)能優(yōu)化混合信號(hào)電路的性能。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(zhǎng)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 )。 有人建議將混合信號(hào)電路板上的數(shù)字地 和模擬地分割開，這樣能實(shí)現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。 最關(guān)鍵的問題是不能跨越分割間隙布線 ，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號(hào)串?dāng)_都會(huì)急劇增加。 如圖 1 所示，我們采用上述分割方法，而且信號(hào)線跨越了兩個(gè)地之間的間隙，信號(hào)電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個(gè)地在某處連接在一起 (通常情況下是在某個(gè)位置單點(diǎn)連接 )，在這種情況下，地電流將會(huì)形成一個(gè)大的環(huán)路。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。 了解電流回流到地的路徑和方式是優(yōu)化混合信號(hào)電路板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。如果必須對(duì)地線層進(jìn)行分割，而且必須通過分割之間的間隙布線，可以先在被分割的地之間進(jìn)行 單點(diǎn)連接 ，形成兩個(gè)地之間的連接橋，然后通過該連接橋布線。 采用 光隔離器件或變壓器也能實(shí)現(xiàn)信號(hào)跨越分割間隙 。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。 高頻電流總是選擇阻抗最小 (電感最低 )，直接位于信號(hào)下方的路徑，因此返回電流會(huì)流過鄰近的電路層，而無(wú)論這個(gè)臨近層是電 源層還是地線層。 模擬信號(hào)在電路板所有層的模擬區(qū)內(nèi)布線，而數(shù)字信號(hào)在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。 只有將數(shù)字信號(hào)布線在電路板的模擬部分之上或者將模擬信號(hào)布線在電路板的數(shù)字部分之上時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。 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。如果布局布線合理，數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字部分，不會(huì)干擾模擬信號(hào)。否則，一條信號(hào)線走線不當(dāng)就會(huì)徹底破壞一個(gè)本來非常不錯(cuò)的電路板。按照這個(gè)建議，需要把 A/D 轉(zhuǎn)換器的 AGND 和 DGND 管腳都連接到模擬地上，但這種方法會(huì)產(chǎn)生諸如數(shù)字信號(hào)去耦電容的接地端應(yīng)該接到模擬地還是數(shù)字地的問題。 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。 如果系統(tǒng)中 A/D 轉(zhuǎn)換器較多，例如 10個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器怎樣連接呢？如果在每一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器的下面都將模擬地和數(shù)字地連接在一起，則產(chǎn)生多點(diǎn)相連，模擬地和數(shù)字地之間的隔離就毫無(wú)意義。 最好的辦法是開始時(shí)就用統(tǒng)一地。這樣的布局布線既滿足了 IC 器件廠商對(duì)模擬地和數(shù)字地管腳低阻抗連接的要求，同時(shí)又不會(huì)形成環(huán)路天線或偶極天線而產(chǎn)生 EMC 問題。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。 要測(cè)試該電路板的功能和 EMC 性能，然后將兩個(gè)地通過 0 歐姆電阻或跳線連接在一起，重新測(cè)試該電路板的功能和 EMC 性能。 在以下三種情況可以用到這種方法：一些醫(yī)療設(shè)備要求在與 病人連接的電路和系統(tǒng)之間的漏電流很低；一些工業(yè)過程控制設(shè)備的輸出可能連接到噪聲很大而且功率高的機(jī)電設(shè)備上；另外一種情況就是在 PCB 的布局受到特定限制時(shí)。但是 緊鄰電源層的信號(hào)線不能跨越電源之間的間隙，而所有跨越該間隙的信號(hào)線都必須位于緊鄰大面積地的電路層上 。 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。 。在電路板的模擬部分和數(shù)字部分下面敷設(shè)統(tǒng)一地。 ，模擬信號(hào)只能在電路板的模擬部分布線。 。 流過的路徑和方式。 第六篇 RF 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中降低信號(hào)耦合的 PCB 布線技巧 一輪藍(lán)牙設(shè)備、無(wú)繩電話和蜂窩電話需求高潮正促使中國(guó)電子工程師越來越關(guān)注 RF 電路設(shè)計(jì)技巧。 射頻 (RF)電路板設(shè)計(jì)由于在理論上還有很多不確定性，因此常被形容為一種 “黑色藝術(shù) ”，但這個(gè)觀點(diǎn)只有部分正確， RF 電路板設(shè)計(jì)也有許多可以遵循的準(zhǔn)則和不應(yīng)該被忽視的法則。 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(zhǎng)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。現(xiàn)在業(yè)界競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，人人 都在找辦法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的功能。令人感到不可思議的是，多用途芯片可將多種
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