PCB信号完整性布线技术.pdf

PCB 布线技术 PCB设计的艺术 • 好的PCB设计需要花费数十年的时间才能 不断磨砺而成 • 设计一个可靠的高速，混合系统需要用到 大量的理论知识以及与之相对应的实际应 用 • 这篇文档将会用到许多重要的概念 目录 • PCBS 101 • 优秀的高速PCB设计练习 – 电源/地系统的效率 – 正确使用去耦电容 – 电阻，电容在高速设计中真正的特性 – 高速信号的传输-线还是传输线 – 阻抗不匹配，串联及并联终端 – 控制EMI • 混合信号布线 – 混合信号的接地方式 – 混合信号设计中的地平面 – 电源的滤波及去耦 – 考虑寄生参数 – 控制差分阻抗 • 小信号布线 – 考虑走线损耗 – 在屏蔽电缆中正确接地 – 最小化PCB泄漏电流 – 预防PCB温度问题 PCB 基础 PCB量测的单位 • PCB设计起源于美国，所以其常用单位是英制， 而非公制 – 版子的大小通常使用英尺 – 介质厚度导体的长宽通常使用英尺及英寸 • 1 mil = 0.001 inches • 1 mil = .0254 mm – 导体的厚度常使用盎司(oz) • 一平方英尺金属的重量 • 典型值 – 0.5oz = 17.5μm – 1.0oz = 35.0μm – 2.0oz = 70.0μm – 3.0oz = 105.0μm PCB基础 PCB 叠层 典型8层板的横截面 • 一个PCB由不断交错着的Prepreg和Core组成 • 材料： – Core:一片薄薄的固化的介质（通常是FR4:玻璃纤维环氧基树脂） – Prepreg: preimpregnated的简写。一片薄薄的未固化的介质（通常FR4：玻璃纤维-环氧基树脂）当被加热或 挤压时，Prepreg会溶解在环氧基树脂胶里，然后变成和Core具有相同介电常数的材料 – 铜箔：一片铜板，使用一环氧树脂粘合在Core的两边 • PCB的层数代表的是铜箔的层数 – 一个8层PCB包含8层铜箔 – 叠层根据板子在纵轴上的中心点对称，以避免在热循环中的机械应力 PCB结构 PCB导体:Traces • 铜是PCB中最常用的导体 – 走线或连接器一般通过镀金来提供一个抗腐蚀的电传导特性 – 走线的宽度和长度- 由PCB布线工程师控制 • 在通常的制造工艺下，走线的宽度和之间的间距一般要≥5 mil – 走线厚度-制造工艺的变量 • 典型值0.5oz – 3oz • 趋势0.25oz • SI Tip: 以上因素都会影响走线的电阻，电容，阻抗，在高速信号设计中都要被慎重的考 虑 PCB基础 PCB导体：电源平面 • 电源平面 – 使用一个完整的铜箔平面来提供电源或地 – 一般会使用比信号层更厚的铜箔层来降低电阻 • 为什么需要？ – 为PCB上所有设备的电源地信号提供一个稳定的，低阻抗的路径 – 屏蔽层与层之间的信号以此来降低串扰 • SI tip:通过在Core的两边加