隨著集成電路輸出開關速度提高以及PCB板密度增加，信號完整性已經(jīng)成為高速數(shù)字PCB設計必須關心的問題之一。元器件和PCB板的參數(shù)、元器件在PCB板上的布局、高速信號的布線等因素，都會引起信號完整性問題，導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，甚至完全不工作。如何在PCB板的設計過程中充分考慮到信號完整性的因素，并采取有效的控制措施，已經(jīng)成為當今PCB設計業(yè)界中的一個熱門課題?；谛盘柾暾杂嬎銠C分析的高速數(shù)字PCB板設計方法能有效地實現(xiàn)PCB設計的信號完整性。1. 信號完整性問題概述信號完整性(SI)是指信號在電路中以正確的時序和電壓作出響應的能力。如果電路中信號能夠以要求的時序、持續(xù)時間和電壓幅度到達IC，則該電路具有較好的信號完整性。反之，當信號不能正常響應時，就出現(xiàn)了信號完整性問題。從廣義上講，信號完整性問題主要表現(xiàn)為5個方面：延遲、反射、串擾、同步切換噪聲(SSN)和電磁兼容性(EMI)。延遲是指信號在PCB板的導線上以有限的速度傳輸，信號從發(fā)送端發(fā)出到達接收端，其間存在一個傳輸延遲。信號的延遲會對系統(tǒng)的時序產(chǎn)生影響，在高速數(shù)字系統(tǒng)中，傳輸延遲主要取決于導線的長度和導線周圍介質(zhì)的介電常數(shù)。另外，當PCB板上導線(高速數(shù)字系統(tǒng)中稱為傳輸線)的特征阻抗與負載阻抗不匹配時，信號到達接收端后有一部分能量將沿著傳輸線反射回去，使信號波形發(fā)生畸變，甚至出現(xiàn)信號的過沖和下沖。信號如果在傳輸線上來回反射，就會產(chǎn)生振鈴和環(huán)繞振蕩。

pcn設計問題集第Y部分從pcb如何選材到運用等一系列問題進行總結(jié)。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(gòu)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)?？捎美蟾咚傩盘柡湍M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(gòu)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(gòu)等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。

1、PTH造成的孔壁鍍層空洞PTH造成的孔壁鍍層空洞主要是點狀的或環(huán)狀的空洞，具體產(chǎn)生的原因如下：(1)沉銅缸銅含量、氫氧化鈉與甲醛的濃度銅缸的溶液濃度是首先要考慮的。一般來說，銅含量、氫氧化鈉與甲醛的濃度是成比例的，當其中的任何一種含量低于標準數(shù)值的10%時都會破壞化學反應的平衡，造成化學銅沉積不良，出現(xiàn)點狀的空洞。所以優(yōu)先考慮調(diào)整銅缸的各藥水參數(shù)。(2)槽液的溫度槽液的溫度對溶液的活性也存在著重要的影響。在各溶液中一般都會有溫度的要求，其中有些是要嚴格控制的。所以對槽液的溫度也要隨時關注。(3)活化液的控制二價錫離子偏低會造成膠體鈀的分解，影響鈀的吸附，但只要對活化液定時的進行添加補充，不會造成大的問題。活化液控制的重點是不能用空氣攪拌，空氣中的氧會氧化二價錫離子，同時也不能有水進入，會造成SnCl2的水解。(4)清洗的溫度清洗的溫度常常被人忽視，清洗的最佳溫度是在20℃以上，若低于15℃就會影響清洗的效果。在冬季的時候，水溫會變的很低，尤其是在北方。由于水洗的溫度低，板子在清洗后的溫度也會變的很低，在進入銅缸后板子的溫度不能立刻升上來，會因為錯過了銅沉積的黃金時間而影響沉積的效果。所以在環(huán)境溫度較低的地方，也要注意清洗水的溫度。(5)整孔劑的使用溫度、濃度與時間藥液的溫度有著較嚴格的要求，過高的溫度會造成整孔劑的分解，使整孔劑的濃度變低，影響整孔的效果，其明顯的特征是在孔內(nèi)的玻璃纖維布處出現(xiàn)點狀空洞。只有藥液的溫度、濃度與時間妥善的配合，才能得到良好的整孔效果，同時又能節(jié)約成本。藥液中不斷累積的銅離子濃度，也必須嚴格控制。(6)還原劑的使用溫度、濃度與時間還原的作用是去除去鉆污后殘留的錳酸鉀和高錳酸鉀，藥液相關參數(shù)的失控都會影響其作用，其明顯的特征是在孔內(nèi)的樹脂處出現(xiàn)點狀空洞。(7)震蕩器和搖擺

這里主要是說了從PCB設計封裝來解析選擇元件的技巧。元件的封裝包含很多信息，包含元件的尺寸，特別是引腳的相對位置關系，還有元件的焊盤類型。當然我們根據(jù)元件封裝選擇元件時還有一個要注意的地方是要考慮元件的外形尺寸。引腳位置關系：主要是指我們需要將實際的元件的引腳和PCB元件的封裝的尺寸對應起來。我們選擇不同的元件，雖然功能相同，但是元件的封裝很可能不一樣。我們需要保證PCB焊盤尺寸位置正確才能保證元件能正確焊接。焊盤的選擇：這個是我們需要考慮的比較多的地方。首先包括焊盤的類型。其類型包括兩種，一是電鍍通孔，一種是表貼類型。我們需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等因數(shù)。從制造角度看，表貼器件通常要比通孔器件便宜，而且一般可用性較高。對于我們一般設計來說，我們選擇表貼元件，不僅方便手工焊接，而且有利于查錯和調(diào)試過程中更好的連接焊盤和信號。其次我們還應該注意焊盤的位置。因為不同的位置，就代表元件實際當中不同的位置。我們?nèi)绻缓侠戆才藕副P的位置，很有可能就會出現(xiàn)一個區(qū)域元件過密，而另外一個區(qū)域元件很稀疏的情況，當然情況更糟糕的是由于焊盤位置過近，導致元件之間空隙過小而無法焊接，下面就是我失敗的一個例子，我在一個光耦開關旁邊開了通孔，但是由于它們的位置過近，導致光耦開關焊接上去以后，通孔無法再放置螺絲了。另外一種情況就是我們要考慮焊盤如何焊接。在實際過程中我們常按一個特定的方向排列焊盤，焊接起來比較方便。元件的外形尺寸：在實際應用當中，一些元件(如有極性電容)可能有高度凈空限制，所以我們需要在元件選擇過程中加以考慮。我們在最初開始設計時，可以先畫一個基本的電路板外框形狀，然后放置上一些計劃要使用的大型或位置關鍵元件(如連接器)。這樣，就能直觀快速地看到(沒有布線的)電路板虛擬透視圖，并給出相對精確的電路板和元器件的相對定位和元件高度。這將有助于確保PCB經(jīng)過裝配后元件能合適地放進外包裝(塑料制品、機箱、機框等)內(nèi)。當然我們還可以從工具菜單中調(diào)用三維預覽模式瀏覽整塊電路板。對于元件的選擇，除了要依據(jù)設計要求外，還要選擇正規(guī)廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品，這樣才能保證實現(xiàn)你的設計目標。

一個布局是否合理沒有判斷標準，可以采用一些相對簡單的標準來判斷布局的優(yōu)劣。最常用的標準就是使飛線總長度盡可能短。一般來說，飛線總長度越短，意味著布線總長度也是越短(注意：這只是相對于大多數(shù)情況是正確的，并不是完全正確);走線越短，走線所占據(jù)的印制板面積也就越小，布通率越高。在走線盡可能短的同時，還必須考慮布線密度的問題。如何布局才能使飛線總長度最短并且保證布局密度不至于過高而不能實現(xiàn)是個很復雜的問題。因為，調(diào)整布局就是調(diào)整封裝的放置位置，一個封裝的焊盤往往和幾個甚至幾十個網(wǎng)絡同時相關聯(lián)，減小一個網(wǎng)絡飛線長度可能會增長另一個網(wǎng)絡的飛線長度。如何能夠調(diào)整封裝的位置到最佳點實在給不出太實用的標準，實際操作時，主要依靠設計者的經(jīng)驗觀查屏幕顯示的飛線是否簡捷、有序和計算出的總長度是否最短。飛線是手工布局和布線的主要參考標準，手工調(diào)整布局時盡量使飛線走最短路徑，手工布線時常常按照飛線指示的路徑連接各個焊盤。Protel的飛線優(yōu)化算法可以有效地解決飛線連接的最短路徑問題。飛線的連接策略Protel提供了兩種飛線連接方式供使用者選擇：順序飛線和最短樹飛線。在布線參數(shù)設置中的飛線模式頁可以設置飛線連接策略，應該選擇最短樹策略。動態(tài)飛線在有關飛線顯示和控制一節(jié)中已經(jīng)講到： 執(zhí)行顯示網(wǎng)絡飛線、顯示封裝飛線和顯示全部飛線命令之一后飛線顯示開關打開，執(zhí)行隱含全部飛線命令后飛線顯示開關關閉。

安徽開發(fā)SMT插件隨著PCB設計復雜度的逐步提高，對于信號完整性的分析除了反射，串擾以及EMI之外，開發(fā)SMT插件穩(wěn)定可靠的電源供應也成為設計者們重點研究的方向之一。尤其當開關器件數(shù)目不斷增加，核心電壓不斷減小的時候，電源的波動往往會給系統(tǒng)帶來致命的影響，于是人們提出了新的名詞：電源完整性，簡稱PI(powerintegrity)。當今國際市場上，IC設計比較發(fā)達，但電源完整性設計還是一個薄弱的環(huán)節(jié)。因此本文提出了PCB板中電源完整性問題的產(chǎn)生，分析了影響電源完整性的因素并提出了解決PCB板中電源完整性問題的優(yōu)化方法與經(jīng)驗設計，具有較強的理論分析與實際工程應用價值。二、電源噪聲的起因及分析對于電源噪聲的起因我們通過一個與非門電路圖進行分析。圖1中的電路圖為一個三輸入與非門的結(jié)構(gòu)圖，因為與非門屬于數(shù)字器件，它是通過“1”和“0”電平的切換來工作的。隨著IC技術的不斷提高，數(shù)字器件的切換速度也越來越快，這就引進了更多的高頻分量，同時回路中的電感在高頻下就很容易引起電源波動。如在圖1中，當與非門輸入全為高電平時，電路中的三極管導通，電路瞬間短路，電源向電容充電，同時流入地線。此時由于電源線和地線上存在寄生電感，我們由公式V=LdI/dt可知，這將在電源線和地線上產(chǎn)生電壓波動，如圖2中所示的電平上升沿所引入的ΔI噪聲。當與非門輸入為低電平時，此時電容放電，將在地線上產(chǎn)生較大的ΔI噪聲;而電源此時只有電路的瞬間短路所引起的電流突變，由于不存在向電容充電而使電流突變相對于上升沿來說要小。從對與非門的電路進行分析我們知道，造成電源不穩(wěn)定的根源主要在于兩個方面：一是器件高速開關狀態(tài)下，瞬態(tài)的交變電流過大;