HDMI轉接板,FPC柔性板

基材	銅	層數(shù)	多面
絕緣層厚度	常規(guī)板	絕緣材料	有機樹脂
絕緣樹脂	環(huán)氧樹脂（EP）	阻燃特性	VO板

HDMI轉接板,FPC柔性板

FPC和PCB的誕生和發(fā)展催生了軟硬組合板的新產(chǎn)品。因此，軟硬組合板是將柔性電路板與硬電路板按相關工藝要求通過壓制等工藝組合而成的具有FPC特性和PCB特性的電路板。我們今天看看應用領域
1.手機-在手機軟硬件板的應用中，常見的有折疊式手機轉折處、攝像頭模塊、鍵盤、射頻模塊等。
2.工業(yè)用途-工業(yè)用途包括用于工業(yè)、軍事和醫(yī)療的軟硬粘合板。大多數(shù)工業(yè)零件要求精度、安全性和無易損性。因此，軟硬板所要求的特性是：高可靠性、高精度、低阻抗損耗、完整的信號傳輸質(zhì)量和耐久性。然而，由于工藝的高度復雜性，產(chǎn)量小，單價相當高。
3.汽車-在汽車軟硬板的使用中，通常用于將方向盤上的按鍵連接到主板，車輛視頻系統(tǒng)屏幕與控制面板之間的連接，側門上音頻或功能鍵的操作連接，倒車雷達圖像系統(tǒng)傳感器（包括空氣質(zhì)量、溫度和濕度、特殊氣體調(diào)節(jié)等）、車輛通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導航、后座控制面板和前端控制器連接板、車輛外部檢測系統(tǒng)等。
4.消費類電子產(chǎn)品——在消費類產(chǎn)品中，DSC和DV是軟板和硬板發(fā)展的代表，可分為兩個主軸：性能和結構。在性能方面，軟板和硬板可以三維連接不同的PCB硬板和組件。因此，在相同線密度下，可以增加PCB的總使用面積，相對提高其電路承載能力，降低觸點的信號傳輸極限和裝配誤差率。另一方面，由于軟硬板輕薄，可以彎曲布線，因此對減小體積和重量有很大幫助。

FPC生產(chǎn)中常用的模切輔材，看看有哪些？
生產(chǎn)FPC的工序繁雜，從開料鉆孔到包裝出貨，中間所需要的工序有20多道，在這漫長的生產(chǎn)過程中，根據(jù)客戶需求，將用到多種輔材。FPC的基材一般為雙面或單面銅箔，這是整個FPC的基礎，F(xiàn)PC的電氣性能都由它決定。其他輔材只是用來輔助安裝與適應使用環(huán)境。主要有下面幾種：
1、FR4-質(zhì)地較硬，有0.15-2.0mm的不同厚度，主要用在FPC焊接處的反面，作為加強，方便焊接穩(wěn)定可靠；

FR-4是一種耐燃材料等級的代號，所代表的意思是樹脂材料經(jīng)過燃燒狀態(tài)必須能夠自行熄滅的一種材料規(guī)格，它不是一種材料名稱，而是一種材料等級，因此目前一般電路板所用的FR-4等級材料就有非常多的種類，但是多數(shù)都是以所謂的四功能(Tera-Function)的環(huán)氧樹脂加上填充劑(Filler)以及玻璃纖維所做出的復合材料。

2、PI膠帶-質(zhì)地較軟，可彎曲，主要用在金手指區(qū)域的加厚加強，便于插拔；

PI膠帶，全名是聚酰亞胺膠帶。PI膠帶是以聚酰亞胺薄膜為基材，采用進口有機硅壓敏膠粘劑，具有耐高低溫、耐酸堿、耐溶劑、電氣絕緣（H級）、防輻射等性能。適用于電子線路板波峰焊錫遮蔽、保護金手指和高檔電器絕緣、馬達絕緣，以及鋰電池正負極耳固定。

3、鋼片-質(zhì)地硬，功能與FR4一樣，用于焊接處補強，比FR4美觀，可接地，硬度較FR4高；

鋼片，材料為原裝進口不銹鋼經(jīng)熱處理精磨加工制成,具有精密度高、拉力度強、光潔度好、有韌性、不易折斷的特點。

4、TPX阻膠膜-一款高性能耐高溫的樹脂阻擋離型膜，用于線路板壓合工序，經(jīng)專門的工藝設計，可用于阻擋樹脂溢出后埋孔和盲通孔的多次層壓工序上，具有良好的阻膠、塞孔效果。

5、EIM電磁膜-貼于FPC表面，用于屏蔽信號干擾；

EIM電磁膜是一種通過真空濺射的方法，可以在不同襯底的（PET/PC/玻璃等）基材上鍍屏蔽材料，以極低的電阻實現(xiàn)EMI電磁干擾屏蔽。

6、導電膠-用于鋼片與FPC的連接壓合，導電，可實現(xiàn)鋼片接地功能；

導電膠是一種固化或干燥后具有一定導電性的膠粘劑。主要由樹脂基體、導電粒子和分散添加劑、助劑等組成。它可以將多種導電材料連接在一起，使被連接材料間形成電的通路。在電子工業(yè)中,導電膠已成為一種必不可少的新材料。

7、3M膠紙-主要用作于0.4mm及以上厚度的FR4與FPC粘貼，以及FPC與客戶產(chǎn)品組裝固定；

FPC輔材的使用，最終要根據(jù)客戶的使用環(huán)境與功能要求來決定。

高速PCB設計指南之三
第三篇 高速PCB設計

（一）、電子系統(tǒng)設計所面臨的挑戰(zhàn)

　　隨著系統(tǒng)設計復雜性和集成度的大規(guī)模提高，電子系統(tǒng)設計師們正在從事100MHZ以上的電路設計，總線的工作頻率也已經(jīng)達到或者超過50MHZ，有的甚至超過100MHZ。目前約50% 的設計的時鐘頻率超過50MHz，將近20% 的設計主頻超過120MHz。
　　當系統(tǒng)工作在50MHz時，將產(chǎn)生傳輸線效應和信號的完整性問題；而當系統(tǒng)時鐘達到120MHz時，除非使用高速電路設計知識，否則基于傳統(tǒng)方法設計的PCB將無法工作。因此，高速電路設計技術已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設計師必須采取的設計手段。只有通過使用高速電路設計師的設計技術，才能實現(xiàn)設計過程的可控性。


（二）、什么是高速電路

　　通常認為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ，而且工作在這個頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個電子系統(tǒng)一定的份量（比如說１／３），就稱為高速電路。
　　實際上，信號邊沿的諧波頻率比信號本身的頻率高，是信號快速變化的上升沿與下降沿（或稱信號的跳變）引發(fā)了信號傳輸?shù)姆穷A期結果。因此，通常約定如果線傳播延時大于1/2數(shù)字信號驅動端的上升時間，則認為此類信號是高速信號并產(chǎn)生傳輸線效應。
信號的傳遞發(fā)生在信號狀態(tài)改變的瞬間，如上升或下降時間。信號從驅動端到接收端經(jīng)過一段固定的時間，如果傳輸時間小于1/2的上升或下降時間，那么來自接收端的反射信號將在信號改變狀態(tài)之前到達驅動端。反之，反射信號將在信號改變狀態(tài)之后到達驅動端。如果反射信號很強，疊加的波形就有可能會改變邏輯狀態(tài)。
（三）、高速信號的確定

　　上面我們定義了傳輸線效應發(fā)生的前提條件，但是如何得知線延時是否大于1/2驅動端的信號上升時間？一般地，信號上升時間的典型值可通過器件手冊給出，而信號的傳播時間在PCB設計中由實際布線長度決定。下圖為信號上升時間和允許的布線長度(延時)的對應關系。　
PCB 板上每單位英寸的延時為 0.167ns.。但是，如果過孔多，器件管腳多，網(wǎng)線上設置的約束多，延時將增大。通常高速邏輯器件的信號上升時間大約為0.2ns。如果板上有GaAs芯片，則最大布線長度為7.62mm。
設Tr為信號上升時間， Tpd 為信號線傳播延時。如果Tr≥4Tpd，信號落在安全區(qū)域。如果2Tpd≥Tr≥4Tpd，信號落在不確定區(qū)域。如果Tr≤2Tpd，信號落在問題區(qū)域。對于落在不確定區(qū)域及問題區(qū)域的信號，應該使用高速布線方法。

（四）、什么是傳輸線

PCB板上的走線可等效為下圖所示的串聯(lián)和并聯(lián)的電容、電阻和電感結構。串聯(lián)電阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot，因為絕緣層的緣故，并聯(lián)電阻阻值通常很高。將寄生電阻、電容和電感加到實際的PCB連線中之后，連線上的最終阻抗稱為特征阻抗Zo。線徑越寬，距電源/地越近，或隔離層的介電常數(shù)越高，特征阻抗就越小。如果傳輸線和接收端的阻抗不匹配，那么輸出的電流信號和信號最終的穩(wěn)定狀態(tài)將不同，這就引起信號在接收端產(chǎn)生反射，這個反射信號將傳回信號發(fā)射端并再次反射回來。隨著能量的減弱反射信號的幅度將減小，直到信號的電壓和電流達到穩(wěn)定。這種效應被稱為振蕩，信號的振蕩在信號的上升沿和下降沿經(jīng)?？梢钥吹?。



（五）、傳輸線效應

基于上述定義的傳輸線模型，歸納起來，傳輸線會對整個電路設計帶來以下效應。
· 反射信號Reflected signals
· 延時和時序錯誤Delay & Timing errors
· 多次跨越邏輯電平門限錯誤False Switching
· 過沖與下沖Overshoot/Undershoot
· 串擾Induced Noise (or crosstalk)
· 電磁輻射EMI radiation

5.1 反射信號
　　如果一根走線沒有被正確終結(終端匹配)，那么來自于驅動端的信號脈沖在接收端被反射，從而引發(fā)不預期效應，使信號輪廓失真。當失真變形非常顯著時可導致多種錯誤，引起設計失敗。同時，失真變形的信號對噪聲的敏感性增加了，也會引起設計失敗。如果上述情況沒有被足夠考慮，EMI將顯著增加，這就不單單影響自身設計結果，還會造成整個系統(tǒng)的失敗。
反射信號產(chǎn)生的主要原因：過長的走線；未被匹配終結的傳輸線，過量電容或電感以及阻抗失配。


5.2 延時和時序錯誤
　　信號延時和時序錯誤表現(xiàn)為：信號在邏輯電平的高與低門限之間變化時保持一段時間信號不跳變。過多的信號延時可能導致時序錯誤和器件功能的混亂。
　　通常在有多個接收端時會出現(xiàn)問題。電路設計師必須確定最壞情況下的時間延時以確保設計的正確性。信號延時產(chǎn)生的原因：驅動過載，走線過長。

5.3 多次跨越邏輯電平門限錯誤
信號在跳變的過程中可能多次跨越邏輯電平門限從而導致這一類型的錯誤。多次跨越邏輯電平門限錯誤是信號振蕩的一種特殊的形式，即信號的振蕩發(fā)生在邏輯電平門限附近，多次跨越邏輯電平門限會導致邏輯功能紊亂。反射信號產(chǎn)生的原因：過長的走線，未被終結的傳輸線，過量電容或電感以及阻抗失配。

5.4 過沖與下沖
過沖與下沖來源于走線過長或者信號變化太快兩方面的原因。雖然大多數(shù)元件接收端有輸入保護二極管保護，但有時這些過沖電平會遠遠超過元件電源電壓范圍，損壞元器件。

5.5 串擾
　　串擾表現(xiàn)為在一根信號線上有信號通過時，在PCB板上與之相鄰的信號線上就會感應出相關的信號，我們稱之為串擾。
　　信號線距離地線越近，線間距越大，產(chǎn)生的串擾信號越小。異步信號和時鐘信號更容易產(chǎn)生串擾。因此解串擾的方法是移開發(fā)生串擾的信號或屏蔽被嚴重干擾的信號。
5.6 電磁輻射
EMI(Electro-Magnetic Interference)即電磁干擾，產(chǎn)生的問題包含過量的電磁輻射及對電磁輻射的敏感性兩方面。EMI表現(xiàn)為當數(shù)字系統(tǒng)加電運行時，會對周圍環(huán)境輻射電磁波，從而干擾周圍環(huán)境中電子設備的正常工作。它產(chǎn)生的主要原因是電路工作頻率太高以及布局布線不合理。目前已有進行 EMI仿真的軟件工具，但EMI仿真器都很昂貴，仿真參數(shù)和邊界條件設置又很困難，這將直接影響仿真結果的準確性和實用性。最通常的做法是將控制EMI的各項設計規(guī)則應用在設計的每一環(huán)節(jié)，實現(xiàn)在設計各環(huán)節(jié)上的規(guī)則驅動和控制。


（六）、避免傳輸線效應的方法
針對上述傳輸線問題所引入的影響，我們從以下幾方面談談控制這些影響的方法。

6.1 嚴格控制關鍵網(wǎng)線的走線長度
　　如果設計中有高速跳變的邊沿，就必須考慮到在PCB板上存在傳輸線效應的問題?，F(xiàn)在普遍使用的很高時鐘頻率的快速集成電路芯片更是存在這樣的問題。解決這個問題有一些基本原則：如果采用CMOS或TTL電路進行設計，工作頻率小于10MHz，布線長度應不大于7英寸。工作頻率在50MHz布線長度應不大于1.5英寸。如果工作頻率達到或超過75MHz布線長度應在1英寸。對于GaAs芯片最大的布線長度應為0.3英寸。如果超過這個標準，就存在傳輸線的問題。

6.2 合理規(guī)劃走線的拓撲結構
　　解決傳輸線效應的另一個方法是選擇正確的布線路徑和終端拓撲結構。走線的拓撲結構是指一根網(wǎng)線的布線順序及布線結構。當使用高速邏輯器件時，除非走線分支長度保持很短，否則邊沿快速變化的信號將被信號主干走線上的分支走線所扭曲。通常情形下，PCB走線采用兩種基本拓撲結構，即菊花鏈(Daisy Chain)布線和星形(Star)分布。
　　對于菊花鏈布線，布線從驅動端開始，依次到達各接收端。如果使用串聯(lián)電阻來改變信號特性，串聯(lián)電阻的位置應該緊靠驅動端。在控制走線的高次諧波干擾方面，菊花鏈走線效果最好。但這種走線方式布通率最低，不容易100%布通。實際設計中，我們是使菊花鏈布線中分支長度盡可能短，安全的長度值應該是：Stub Delay <= Trt *0.1.
　　例如，高速TTL電路中的分支端長度應小于1.5英寸。這種拓撲結構占用的布線空間較小并可用單一電阻匹配終結。但是這種走線結構使得在不同的信號接收端信號的接收是不同步的。
　　星形拓撲結構可以有效的避免時鐘信號的不同步問題，但在密度很高的PCB板上手工完成布線十分困難。采用自動布線器是完成星型布線的最好的方法。每條分支上都需要終端電阻。終端電阻的阻值應和連線的特征阻抗相匹配。這可通過手工計算，也可通過CAD工具計算出特征阻抗值和終端匹配電阻值?！?br />
　　在上面的兩個例子中使用了簡單的終端電阻，實際中可選擇使用更復雜的匹配終端。第一種選擇是RC匹配終端。RC匹配終端可以減少功率消耗，但只能使用于信號工作比較穩(wěn)定的情況。這種方式最適合于對時鐘線信號進行匹配處理。其缺點是RC匹配終端中的電容可能影響信號的形狀和傳播速度。
　　串聯(lián)電阻匹配終端不會產(chǎn)生額外的功率消耗，但會減慢信號的傳輸。這種方式用于時間延遲影響不大的總線驅動電路?！　〈?lián)電阻匹配終端的優(yōu)勢還在于可以減少板上器件的使用數(shù)量和連線密度。
　　最后一種方式為分離匹配終端，這種方式匹配元件需要放置在接收端附近。其優(yōu)點是不會拉低信號，并且可以很好的避免噪聲。典型的用于TTL輸入信號(ACT,HCT, FAST)。
　　此外，對于終端匹配電阻的封裝型式和安裝型式也必須考慮。通常SMD表面貼裝電阻比通孔元件具有較低的電感，所以SMD封裝元件成為首選。如果選擇普通直插電阻也有兩種安裝方式可選：垂直方式和水平方式。
　　垂直安裝方式中電阻的一條安裝管腳很短，可以減少電阻和電路板間的熱阻，使電阻的熱量更加容易散發(fā)到空氣中。但較長的垂直安裝會增加電阻的電感。水平安裝方式因安裝較低有更低的電感。但過熱的電阻會出現(xiàn)漂移，在最壞的情況下電阻成為開路，造成PCB走線終結匹配失效，成為潛在的失敗因素。

6.3 抑止電磁干擾的方法
　　很好地解決信號完整性問題將改善PCB板的電磁兼容性(EMC)。其中非常重要的是保證PCB板有很好的接地。對復雜的設計采用一個信號層配一個地線層是十分有效的方法。此外，使電路板的最外層信號的密度最小也是減少電磁輻射的好方法，這種方法可采用"表面積層"技術"Build-up"設計制做PCB來實現(xiàn)。表面積層通過在普通工藝 PCB 上增加薄絕緣層和用于貫穿這些層的微孔的組合來實現(xiàn)，電阻和電容可埋在表層下，單位面積上的走線密度會增加近一倍，因而可降低 PCB的體積。PCB面積的縮小對走線的拓撲結構有巨大的影響，這意味著縮小的電流回路，縮小的分支走線長度，而電磁輻射近似正比于電流回路的面積；同時小體積特征意味著高密度引腳封裝器件可以被使用，這又使得連線長度下降，從而電流回路減小，提高電磁兼容特性。

6.4 其它可采用技術
　　為減小集成電路芯片電源上的電壓瞬時過沖，應該為集成電路芯片添加去耦電容。這可以有效去除電源上的毛刺的影響并減少在印制板上的電源環(huán)路的輻射。
　　當去耦電容直接連接在集成電路的電源管腿上而不是連接在電源層上時，其平滑毛刺的效果最好。這就是為什么有一些器件插座上帶有去耦電容，而有的器件要求去耦電容距器件的距離要足夠的小。
　　任何高速和高功耗的器件應盡量放置在一起以減少電源電壓瞬時過沖。
　　如果沒有電源層，那么長的電源連線會在信號和回路間形成環(huán)路，成為輻射源和易感應電路。
　　走線構成一個不穿過同一網(wǎng)線或其它走線的環(huán)路的情況稱為開環(huán)。如果環(huán)路穿過同一網(wǎng)線其它走線則構成閉環(huán)。兩種情況都會形成天線效應(線天線和環(huán)形天線)。天線對外產(chǎn)生EMI輻射，同時自身也是敏感電路。閉環(huán)是一個必須考慮的問題，因為它產(chǎn)生的輻射與閉環(huán)面積近似成正比。

結束語
　　　　高速電路設計是一個非常復雜的設計過程。本文所闡述的方法就是專門針對解決這些高速電路設計問題的。此外，在進行高速電路設計時有多個因素需要加以考慮，這些因素有時互相對立。如高速器件布局時位置靠近，雖可以減少延時，但可能產(chǎn)生串擾和顯著的熱效應。因此在設計中，需權衡各因素，做出全面的折衷考慮；既滿足設計要求，又降低設計復雜度。高速PCB設計手段的采用構成了設計過程的可控性，只有可控的，才是可靠的，也才能是成功的！

深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域。快速的交付以及過硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。公司目前擁有員工300余人，廠房面積9000平米，月出貨品種6000種以上，年生產(chǎn)能力為150000平方米。為了滿足客戶多樣化需求，2017年公司成立了PCBA事業(yè)部，自有SMT生產(chǎn)線，為客戶提供PCB+SMT一站式服務。 公司一直致力于“打造中國優(yōu)秀的PCB制造企業(yè)”。注重人才培養(yǎng)，倡導全員“自我經(jīng)營”理念，擁有一支朝氣蓬勃、專業(yè)敬業(yè)、經(jīng)驗豐富的技術、生產(chǎn)及管理隊伍；專注于PCB的工藝技術的研究與開發(fā)，努力提升公司在PCB專業(yè)領域內(nèi)的技術水平和制造能力.

? ? ? 公司產(chǎn)品廣泛應用于通信、工業(yè)控制、計算機應用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。

賽孚電路秉承“以人為本，客戶至上”的企業(yè)經(jīng)營理念，“以質(zhì)量為根，服務為本 ” 的企業(yè)服務宗旨，堅持持之以恒的精神，全員參與質(zhì)量改進，不斷吸納國際最新技術，完善產(chǎn)品品質(zhì)，積極吸引和培養(yǎng)高級管理及技術人才，以確保向客戶提供更好的服務，為客戶創(chuàng)造更多價值，與客戶共同成長。

超實用的高頻PCB電路設計70問答之一
1、如何選擇PCB 板材？

選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構這兩部分。通常在設計非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的頻率)時這材質(zhì)問題會比較重要。例如，現(xiàn)在常用的 FR-4 材質(zhì)，在幾個GHz 的頻率時的介質(zhì)損耗(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(shù)(dielectric constant)和介質(zhì)損在所設計的頻率是否合用。



2、如何避免高頻干擾？

避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加 ground guard/shunt traces 在模擬信號旁邊。還要注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。



3、在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？

信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。



4、差分布線方式是如何實現(xiàn)的？

差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者 side-by-side(并排, 并肩) 實現(xiàn)的方式較多。



5、對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現(xiàn)差分布線？

要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。



6、接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？

接收端差分線對間的匹配電阻通常會加, 其值應等于差分阻抗的值。這樣信號質(zhì)量會好些。



7、為何差分對的布線要靠近且平行？

對差分對的布線方式應該要適當?shù)目拷移叫小Ｋ^適當?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是設計差分對的重要參數(shù)。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性(signal integrity)及時間延遲(timing delay)。



8、如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題

基本上, 將模/數(shù)地分割隔離是對的。 要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的地方(moat), 還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returning current path)變太大。



晶振是模擬的正反饋振蕩電路, 要有穩(wěn)定的振蕩信號, 必須滿足loop gain 與 phase 的規(guī)范, 而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾, 即使加 ground guard traces 可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠,地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。 所以, 一定要將晶振和芯片的距離進可能靠近。



確實高速布線與 EMI 的要求有很多沖突。但基本原則是因 EMI 所加的電阻電容或 ferrite bead, 不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。 所以, 最好先用安排走線和 PCB 迭層的技巧來解決或減少 EMI的問題, 如高速信號走內(nèi)層。最后才用電阻電容或 ferrite bead 的方式, 以降低對信號的傷害。



9、如何解決高速信號的手工布線和自動布線之間的矛盾？

現(xiàn)在較強的布線軟件的自動布線器大部分都有設定約束條件來控制繞線方式及過孔數(shù)目。各家 EDA公司的繞線引擎能力和約束條件的設定項目有時相差甚遠。 例如, 是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分對的走線間距等。 這會影響到自動布線出來的走線方式是否能符合設計者的想法。 另外, 手動調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對的關系。 例如, 走線的推擠能力,過孔的推擠能力, 甚至走線對敷銅的推擠能力等等。 所以, 選擇一個繞線引擎能力強的布線器, 才是解決之道。



10、關于 test coupon。

test coupon 是用來以 TDR (Time Domain Reflectometer) 測量所生產(chǎn)的 PCB 板的特性阻抗是否滿足設計需求。 一般要控制的阻抗有單根線和差分對兩種情況。 所以， test coupon 上的走線線寬和線距(有差分對時)要與所要控制的線一樣。 最重要的是測量時接地點的位置。 為了減少接地引線(ground lead)的電感值， TDR 探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信號的地方(probe tip)， 所以， test coupon 上量測信號的點跟接地點的距離和方式要符合所用的探棒。



11、在高速 PCB 設計中，信號層的空白區(qū)域可以敷銅，而多個信號層的敷銅在接地和接電源上應如何分配？

一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。 只是在高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的距離， 因為所敷的銅會降低一點走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗， 例如在 dual strip line 的結構時。

12、是否可以把電源平面上面的信號線使用微帶線模型計算特性阻抗？電源和地平面之間的信號是否可以使用帶狀線模型計算？

是的， 在計算特性阻抗時電源平面跟地平面都必須視為參考平面。 例如四層板: 頂層-電源層-地層-底層，這時頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。



13、在高密度印制板上通過軟件自動產(chǎn)生測試點一般情況下能滿足大批量生產(chǎn)的測試要求嗎？

一般軟件自動產(chǎn)生測試點是否滿足測試需求必須看對加測試點的規(guī)范是否符合測試機具的要求。另外，如果走線太密且加測試點的規(guī)范比較嚴，則有可能沒辦法自動對每段線都加上測試點，當然，需要手動補齊所要測試的地方。



14、添加測試點會不會影響高速信號的質(zhì)量？

至于會不會影響信號質(zhì)量就要看加測試點的方式和信號到底多快而定。基本上外加的測試點(不用在線既有的穿孔(via or DIP pin)當測試點)可能加在在線或是從在線拉一小段線出來。前者相當于是加上一個很小的電容在在線，后者則是多了一段分支。這兩個情況都會對高速信號多多少少會有點影響，影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣變化率(edge rate)有關。影響大小可透過仿真得知。原則上測試點越小越好(當然還要滿足測試機具的要求)分支越短越好。



15、若干 PCB 組成系統(tǒng)，各板之間的地線應如何連接？

各個 PCB 板子相互連接之間的信號或電源在動作時，例如 A 板子有電源或信號送到 B 板子，一定會有等量的電流從地層流回到 A 板子 (此為 Kirchoff current law)。這地層上的電流會找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調(diào)整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個地方走)，降低對其它較敏感信號的影響。



16、能介紹一些國外關于高速 PCB 設計的技術書籍和數(shù)據(jù)嗎？

現(xiàn)在高速數(shù)字電路的應用有通信網(wǎng)路和計算器等相關領域。在通信網(wǎng)路方面，PCB 板的工作頻率已達 GHz 上下，疊層數(shù)就我所知有到 40 層之多。計算器相關應用也因為芯片的進步，無論是一般的 PC 或服務器(Server)，板子上的最高工作頻率也已經(jīng)達到 400MHz (如 Rambus) 以上。因應這高速高密度走線需求，盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工藝的需求也漸漸越來越多。 這些設計需求都有廠商可大量生產(chǎn)。



17、兩個常被參考的特性阻抗公式：

微帶線(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W 為線寬，T 為走線的銅皮厚度，H 為走線到參考平面的距離，Er 是 PCB 板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectric constant)。此公式必須在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的情況才能應用。



帶狀線(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中，H 為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在 W/H<0.35 及 T/H<0.25 的情況才能應用。



18、差分信號線中間可否加地線？

差分信號中間一般是不能加地線。因為差分信號的應用原理最重要的一點便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如 flux cancellation，抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應。



19、剛柔板設計是否需要專用設計軟件與規(guī)范？國內(nèi)何處可以承接該類電路板加工？

可以用一般設計 PCB 的軟件來設計柔性電路板(Flexible Printed Circuit)。一樣用 Gerber 格式給 FPC廠商生產(chǎn)。由于制造的工藝和一般 PCB 不同，各個廠商會依據(jù)他們的制造能力會對最小線寬、最小線距、最小孔徑(via)有其**。除此之外，可在柔性電路板的轉折處鋪些銅皮加以補強。至于生產(chǎn)的廠商可上網(wǎng)“FPC”當關鍵詞查詢應該可以找到。



20、適當選擇 PCB 與外殼接地的點的原則是什么？

選擇 PCB 與外殼接地點選擇的原則是利用 chassis ground 提供低阻抗的路徑給回流電流(returning current)及控制此回流電流的路徑。例如，通常在高頻器件或時鐘產(chǎn)生器附近可以借固定用的螺絲將 PCB的地層與 chassis ground 做連接，以盡量縮小整個電流回路面積，也就減少電磁輻射。

超實用的高頻PCB電路設計70問答之三

26、當一塊 PCB 板中有多個數(shù)/模功能塊時，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，原因何在？

將數(shù)/模地分開的原因是因為數(shù)字電路在高低電位切換時會在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號不交叉，模擬的信號依然會被地噪聲干擾。也就是說數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠時使用。

27、另一種作法是在確保數(shù)/模分開布局，且數(shù)/模信號走線相互不交叉的情況下，整個 PCB板地不做分割，數(shù)/模地都連到這個地平面上。道理何在？

數(shù)模信號走線不能交叉的要求是因為速度稍快的數(shù)字信號其返回電流路徑(return current path)會盡量沿著走線的下方附近的地流回數(shù)字信號的源頭，若數(shù)模信號走線交叉，則返回電流所產(chǎn)生的噪聲便會出現(xiàn)在模擬電路區(qū)域內(nèi)。

28、在高速 PCB 設計原理圖設計時，如何考慮阻抗匹配問題？

在設計高速 PCB 電路時，阻抗匹配是設計的要素之一。而阻抗值跟走線方式有絕對的關系，例如是走在表面層(microstrip)或內(nèi)層(stripline/double stripline)，與參考層(電源層或地層)的距離，走線寬度，PCB材質(zhì)等均會影響走線的特性阻抗值。也就是說要在布線后才能確定阻抗值。一般仿真軟件會因線路模型或所使用的數(shù)學算法的**而無法考慮到一些阻抗不連續(xù)的布線情況，這時候在原理圖上只能預留一些terminators(端接)，如串聯(lián)電阻等，來緩和走線阻抗不連續(xù)的效應。真正根本解決問題的方法還是布線時盡量注意避免阻抗不連續(xù)的發(fā)生。

29、哪里能提供比較準確的 IBIS 模型庫？

IBIS 模型的準確性直接影響到仿真的結果?；旧?IBIS 可看成是實際芯片 I/O buffer 等效電路的電氣特性數(shù)據(jù)，一般可由 SPICE 模型轉換而得 ，而 SPICE 的數(shù)據(jù)與芯片制造有絕對的關系，所以同樣一個器件不同芯片廠商提供，其 SPICE 的數(shù)據(jù)是不同的，進而轉換后的 IBIS 模型內(nèi)之數(shù)據(jù)也會隨之而異。也就是說，如果用了 A 廠商的器件，只有他們有能力提供他們器件準確模型數(shù)據(jù)，因為沒有其它人會比他們更清楚他們的器件是由何種工藝做出來的。如果廠商所提供的 IBIS 不準確，只能不斷要求該廠商改進才是根本解決之道。

30、在高速 PCB 設計時，設計者應該從那些方面去考慮 EMC、EMI 的規(guī)則呢？

一般 EMI/EMC 設計時需要同時考慮輻射(radiated)與傳導(conducted)兩個方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz)后者則是較低頻的部分(<30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分。一個好的EMI/EMC 設計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置， PCB 疊層的安排, 重要聯(lián)機的走法, 器件的選擇等, 如果這些沒有事前有較佳的安排, 事后解決則會事倍功半, 增加成本.。



例如時鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對外的連接器, 高速信號盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射， 器件所推的信號之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分，選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應是否符合需求以降低電源層噪聲。另外, 注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance 盡量小)以減少輻射。還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后, 適當?shù)倪x擇PCB 與外殼的接地點(chassis ground)。

31、如何選擇 EDA 工具？

目前的 pcb 設計軟件中，熱分析都不是強項，所以并不建議選用，其它的功能 1.3.4 可以選擇 PADS或 Cadence 性能價格比都不錯。 PLD 的設計的初學者可以采用 PLD 芯片廠家提供的集成環(huán)境，在做到百萬門以上的設計時可以選用單點工具。

32、請推薦一種適合于高速信號處理和傳輸?shù)?EDA 軟件。

常規(guī)的電路設計，INNOVEDA 的 PADS 就非常不錯，且有配合用的仿真軟件，而這類設計往往占據(jù)了 70%的應用場合。在做高速電路設計，模擬和數(shù)字混合電路，采用 Cadence 的解決方案應該屬于性能價格比較好的軟件，當然 Mentor 的性能還是非常不錯的，特別是它的設計流程管理方面應該是最為優(yōu)秀的。（大唐電信技術專家 王升）

33、對 PCB 板各層含義的解釋

Topoverlay ----頂層器件名稱， 也叫 top silkscreen 或者 top component legend, 比如 R1 C5,

IC10.bottomoverlay----同理 multilayer-----如果你設計一個 4 層板，你放置一個 free pad or via, 定義它作為multilay 那么它的 pad 就會自動出現(xiàn)在 4 個層 上，如果你只定義它是 top layer, 那么它的 pad 就會只出現(xiàn)在頂層上。



34、2G 以上高頻 PCB 設計，走線,排版,應重點注意哪些方面？

2G 以上高頻 PCB 屬于射頻電路設計，不在高速數(shù)字電路設計討論范圍內(nèi)。而 射頻電路的布局（layout)和布線（routing)應該和原理圖一起考慮的，因為布局布線都會造成分布效應。而且，射頻電路設計一些無源器件是通過參數(shù)化定義，特殊形狀銅箔實現(xiàn)，因此要求 EDA 工具能夠提供參數(shù)化器件，能夠編輯特殊形狀銅箔。Mentor 公司的 boardstation 中有專門的 RF 設計模塊，能夠滿足這些要求。而且，一般射頻設計要求有專門射頻電路分析工具，業(yè)界最著名的是 agilent 的 eesoft，和 Mentor 的工具有很好的接口。

35、2G 以上高頻 PCB 設計，微帶的設計應遵循哪些規(guī)則?

射頻微帶線設計，需要用三維場分析工具提取傳輸線參數(shù)。所有的規(guī)則應該在這個場提取工具中規(guī)定。