PCB技术知识资料讲解.ppt

PCB technology * PCB technology * PCB technology * * * C777的设计特点 复杂的立体组装要求导致超长的开发周期 软硬结合板与带有激光孔的HDI的结合 软板部分分别为四层和二层的互相分离的单面板 硬板部分为带有激光盲孔的六层结构 弯折次数达到8万次以上 超复杂的设计导致极高的加工成本 * 软硬结合板小结 软硬结合板拥有柔性板在3D组装和动态应用方面的优势，又有刚性PCB布线密度高，可靠性高等特点 但是由于软硬结合板的材料和生产工艺技术都掌握在少数日本企业手中，导致采购成本极高 软硬板在使用硬板、FPC和连接器代替后成本大幅下降，同时可靠性和灵活性方面也有损失 软硬结合板代表柔性电路的发展方向 * PCB的设计 印制板的设计决定印制板的固有特性，在一定程度上也决定了印制板的制造、安装和维修的难易程度，同时也影响印制板的可靠性和成本。所以在设计时应遵循以下基本原则，综合考虑各项要素，才能取得较好的设计效果。 * PCB设计的原则 电气连接的准确性 电路板的可测试性 可靠性和环境适应性 工艺性(可制造性) 经济性等 * PCB设计流程（一） 建立元器件封装库 原理图输入 网表生成 PCB叠层结构设计、材料工艺选择 PCB外形设计 器件布局 布线设计 规则检查 * PCB设计流程（二） 工艺性设计 拼板设计 CAM数据输出 ············ * 高速设计的挑战 随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高，电子系统的工作频率已经达到百兆甚至千兆的数量级。　当系统工作在50MHz时，将产生传输线效应和信号的完整性问题；而当系统时钟达到120MHz时，除非使用高速电路设计知识，否则基于传统方法设计的PCB将无法工作。 * 什么是高速电路 通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量（比如说１／３），就称为高速电路。 实际上，信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高，是信号快速变化的上升沿与下降沿（或称信号的跳变）引发了信号传输的非预期结果。因此，通常约定如果线传播延时大于1/2数字信号驱动端的上升时间，则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应。 * 电源完整性 电源完整性（Power Integrity，简称PI） 当大量芯片内的电路输出级同时动作时，会产生较大的瞬态电流，这时由于供电线路上的电阻电感的影响，电源线上和地线上电压就会波动和变化 良好的电源分配网络设计是电源完整性的保证 * 电源完整性设计 使用电源平面代替电源线，降低供电线路上的电感和电阻 电源平面和地平面相邻，电源和地紧密耦合 放置旁路电容下，1μF~10μF 电容放置在电路板的电源输入上，而0.01μF ~0.1μF 电容则放置在电路板的每个有源器件的电源引脚和接地引脚上。 保证大电流器件电源的回流路径畅通无阻 * 信号完整性 信号完整性（Signal Integrity,简称SI）是指在信号线上的信号质量。高速电路的传输线效应导致信号完整性下降，会出现数据丢失、判断出错等问题 信号完整性是高速电路设计和仿真的热点，但是其中许多问题尚无定论 * 信号完整性问题 反射信号Reflected signals 延时和时序错误Delay Timing errors 过冲与下冲Overshoot/Undershoot 串扰Induced Noise (or crosstalk) 电磁辐射EMI radiation * 信号的反射与震铃 传输线没有被正确终端匹配，来自驱动端的信号在接收端被反射，引发不预期效应，使信号轮廓失真。如果驱动端的阻抗与传输线不匹配，反射信号被反射到接收端，这样循环就会发生震铃现象 反射信号的强度按照如下公式，其大小取决于阻抗的不连续程度 * 信号反射的预防措施 严格控制关键网线的走线长度，减小传输线效应 通过合理的终端匹配避免阻抗的不连续分布 通过调整走线宽度，介质厚度等控制走线的特征阻抗 * 信号的延时和时序错误 传输线信号延时和时序错误表现为：信号在逻辑电平的高、低之间保持一段时间不跳变，造成器件的逻辑误动 多数情况下一个网络有一个驱动端和多个接收端，必须严格控制各个接收端信号到达的有效的时间差（skew），确保在最坏的情况下能构正常工作 * 过冲和欠冲 过冲是指信号的电平超过逻辑门的最大工作阈值或小于逻辑门最小工作阈值； 欠冲是指信号的电平小于逻辑门的最大工作阈值或大于逻辑门的最小工作阈值 过冲和欠冲会造成多次逻辑误动的错误出现 钳位电路改善过冲欠冲，但是在高速的情况下很难实现，但是良好的阻抗匹配可以有效的解决过冲欠冲问题 * 逻辑开关的错误翻转示意 * 串扰