【導讀】在電子產品盛行的當今，電子產品行業的設計都離不開PCB制圖軟件，而對于同一軟件每個工程師在設計產品，應用該軟件設計產品時都會遇到這樣或是那樣的技術問題。這里我們總結了，一些在用PCB設計時會出現的問題和設計技巧。希望對大家有幫助。
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，不在高速數字電路設計討論范圍內。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化定義，特殊形狀銅箔實現，因此要求EDA工具能夠提供參數化器件，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。所有的規則應該在這個場提取工具中規定。
36、對于全數字信號的PCB，板上有一個80MHz的鐘源。除了采用絲網（接地）外，為了保證有足夠的驅動能力，還應該采用什么樣的電路進行保護？
確保時鐘的驅動能力，不應該通過保護實現，一般采用時鐘驅動芯片。一般擔心時鐘驅動能力，是因為多個時鐘負載造成。采用時鐘驅動芯片，將一個時鐘信號變成幾個，采用點到點的連接。選擇驅動芯片，除了保證與負載基本匹配，信號沿滿足要求（一般時鐘為沿有效信號），在計算系統時序時，要算上時鐘在驅動芯片內時延。
37、如果用單獨的時鐘信號板，一般采用什么樣的接口，來保證時鐘信號的傳輸受到的影響小？
時鐘信號越短，傳輸線效應越小。采用單獨的時鐘信號板，會增加信號布線長度。而且單板的接地供電也是問題。如果要長距離傳輸，建議采用差分信號。LVDS信號可以滿足驅動能力要求，不過您的時鐘不是太快，沒有必要的。
38、27M,SDRAM時鐘線（80M-90M），這些時鐘線二三次諧波剛好在VHF波段，從接收端高頻竄入后干擾很大。除了縮短線長以外，還有那些好辦法？
如果是三次諧波大，二次諧波小，可能因為信號占空比為50%，因為這種情況下，信號沒有偶次諧波。這時需要修改一下信號占空比。此外，對于如果是單向的時鐘信號，一般采用源端串聯匹配。這樣可以抑制二次反射，但不會影響時鐘沿速率。源端匹配值，可以采用下圖公式得到。
39、什么是走線的拓撲架構？
Topology,有的也叫routing order.對于多端口連接的網絡的布線次序。
40、怎樣調整走線的拓撲架構來提高信號的完整性？
這種網絡信號方向比較復雜，因為對單向，雙向信號，不同電平種類信號，拓樸影響都不一樣，很難說哪種拓樸對信號質量有利。而且作前仿真時，采用何種拓樸對工程師要求很高，要求對電路原理，信號類型，甚至布線難度等都要了解。
41、怎樣通過安排迭層來減少EMI問題？
首先，EMI要從系統考慮，單憑PCB無法解決問題。層疊對EMI來講，我認為主要是提供信號最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合，適當比電源層外延，對抑制共模干擾有好處。
42、為何要鋪銅？
一般鋪銅有幾個方面原因。１，EMC.對于大面積的地或電源鋪銅，會起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND起到防護作用。２，PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果，或者層壓不變形，對于布線較少的PCB板層鋪銅。３，信號完整性要求，給高頻數字信號一個完整的回流路徑，并減少直流網絡的布線。當然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。
43、在一個系統中，包含了dsp和pld，請問布線時要注意哪些問題呢？
看你的信號速率和布線長度的比值。如果信號在傳輸線上的時延和信號變化沿時間可比的話，就要考慮信號完整性問題。另外對于多個DSP，時鐘，數據信號走線拓普也會影響信號質量和時序，需要關注。
44、除protel工具布線外，還有其他好的工具嗎？
至于工具，除了PROTEL，還有很多布線工具，如MENTOR的WG2000,EN2000系列和powerpcb，Cadence的allegro，zuken的cadstar,cr5000等，各有所長。
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45、什么是“信號回流路徑”？
信號回流路徑,即return current。高速數字信號在傳輸時，信號的流向是從驅動器沿PCB傳輸線到負載，再由負載沿著地或電源通過最短路徑返回驅動器端。這個在地或電源上的返回信號就稱信號回流路徑。Dr.Johson在他的書中解釋，高頻信號傳輸，實際上是對傳輸線與直流層之間包夾的介質電容充電的過程。SI分析的就是這個圍場的電磁特性，以及他們之間的耦合。
46、如何對接插件進行SI分析？
在IBIS3.2規范中，有關于接插件模型的描述。一般使用EBD模型。如果是特殊板，如背板，需要SPICE模型。也可以使用多板仿真軟件（HYPERLYNX或IS_multiboard），建立多板系統時，輸入接插件的分布參數，一般從接插件手冊中得到。當然這種方式會不夠精確，但只要在可接受范圍內即可。
47、請問端接的方式有哪些？
端接（terminal）,也稱匹配。一般按照匹配位置分有源端匹配和終端匹配。其中源端匹配一般為電阻串聯匹配，終端匹配一般為并聯匹配，方式比較多，有電阻上拉，電阻下拉，戴維南匹配，AC匹配，肖特基二極管匹配。
48、采用端接（匹配）的方式是由什么因素決定的？
匹配采用方式一般由BUFFER特性，拓普情況，電平種類和判決方式來決定，也要考慮信號占空比，系統功耗等。
49、采用端接（匹配）的方式有什么規則？
數字電路最關鍵的是時序問題，加匹配的目的是改善信號質量，在判決時刻得到可以確定的信號。對于電平有效信號，在保證建立、保持時間的前提下，信號質量穩定；對延有效信號，在保證信號延單調性前提下，信號變化延速度滿足要求。Mentor ICX產品教材中有關于匹配的一些資料。另外《High Speed Digital design a hand book of blackmagic》有一章專門對terminal的講述，從電磁波原理上講述匹配對信號完整性的作用，可供參考。
50、能否利用器件的IBIS模型對器件的邏輯功能進行仿真？如果不能，那么如何進行電路的板級和系統級仿真？
IBIS模型是行為級模型，不能用于功能仿真。功能仿真，需要用SPICE模型，或者其他結構級模型。
51、在數字和模擬并存的系統中，有2種處理方法，一個是數字地和模擬地分開，比如在地層，數字地是獨立地一塊，模擬地獨立一塊，單點用銅皮或FB磁珠連接，而電源不分開；另一種是模擬電源和數字電源分開用FB連接，而地是統一地地。請問李先生，這兩種方法效果是否一樣？
應該說從原理上講是一樣的。因為電源和地對高頻信號是等效的。 區分模擬和數字部分的目的是為了抗干擾，主要是數字電路對模擬電路的干擾。但是，分割可能造成信號回流路徑不完整，影響數字信號的信號質量，影響系統EMC質量。因此，無論分割哪個平面，要看這樣作，信號回流路徑是否被增大，回流信號對正常工作信號干擾有多大。 現在也有一些混合設計，不分電源和地，在布局時，按照數字部分、模擬部分分開布局布線，避免出現跨區信號。
52、安規問題：FCC、EMC的具體含義是什么？
FCC: federal communication commission 美國通信委員會
EMC: electro megnetic compatibility 電磁兼容
FCC是個標準組織，EMC是一個標準。標準頒布都有相應的原因，標準和測試方法。
53、何謂差分布線？
差分信號，有些也稱差動信號，用兩根完全一樣，極性相反的信號傳輸一路數據，依靠兩根信號電平差進行判決。為了保證兩根信號完全一致，在布線時要保持并行，線寬、線間距保持不變。
54、PCB仿真軟件有哪些？
仿真的種類很多，高速數字電路信號完整性分析仿真分析(SI)常用軟件有icx,signalvision,hyperlynx,XTK,speectraquest等。有些也用Hspice。
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55、PCB仿真軟件是如何進行LAYOUT仿真的？
高速數字電路中，為了提高信號質量，降低布線難度，一般采用多層板，分配專門的電源層，地層。
56、在布局、布線中如何處理才能保證50M以上信號的穩定性
高速數字信號布線，關鍵是減小傳輸線對信號質量的影響。因此，100M以上的高速信號布局時要求信號走線盡量短。
數字電路中，高速信號是用信號上升延時間來界定的。而且，不同種類的信號（如TTL,GTL,LVTTL），確保信號質量的方法不一樣。
57、室外單元的射頻部分，中頻部分，乃至對室外單元進行監控的低頻電路部分往往采用部署在同一PCB上，請問對這樣的PCB在材質上有何要求？如何防止射頻，中頻乃至低頻電路互相之間的干擾？
混合電路設計是一個很大的問題。很難有一個完美的解決方案。 一般射頻電路在系統中都作為一個獨立的單板進行布局布線，甚至會有專門的屏蔽腔體。而且射頻電路一般為單面或雙面板，電路較為簡單，所有這些都是為了減少對射頻電路分布參數的影響，提高射頻系統的一致性。相對于一般的FR4材質，射頻電路板傾向與采用高Q值的基材，這種材料的介電常數比較小，傳輸線分布電容較小，阻抗高，信號傳輸時延小。 在混合電路設計中，雖然射頻，數字電路做在同一塊PCB上，但一般都分成射頻電路區和數字電路區，分別布局布線。之間用接地過孔帶和屏蔽盒屏蔽。
58、對于射頻部分，中頻部分和低頻電路部分部署在同一PCB上，mentor有什么解決方案？
Mentor的板級系統設計軟件，除了基本的電路設計功能外，還有專門的RF設計模塊。在RF原理圖設計模塊中，提供參數化的器件模型，并且提供和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口；在RF LAYOUT模塊中，提供專門用于射頻電路布局布線的圖案編輯功能，也有和EESOFT等射頻電路分析仿真工具的雙向接口，對于分析仿真后的結果可以反標回原理圖和PCB。同時，利用Mentor軟件的設計管理功能，可以方便的實現設計復用，設計派生，和協同設計。大大加速混合電路設計進程。 手機板是典型的混合電路設計，很多大型手機設計制造商都利用Mentor加安杰倫的eesoft作為設計平臺。
59、mentor的產品結構如何？
Mentor Graphics的PCB工具有WG(原veribest)系列和Enterprise(boardstation)系列。
60、Mentor的PCB設計軟件對差分線隊的處理又如何？
Mentor軟件在定義好差分對屬性后，兩根差分對可以一起走線，嚴格保證差分對線寬，間距和長度差，遇到障礙可以自動分開，在換層時可以選擇過孔方式。
61、在一塊12層PCb板上，有三個電源層2.2v，3.3v,5v，將三個電源各作在一層，地線該如何處理？
一般說來，三個電源分別做在三層，對信號質量比較好。因為不大可能出現信號跨平面層分割現象。跨分割是影響信號質量很關鍵的一個因素，而仿真軟件一般都忽略了它。對于電源層和地層，對高頻信號來說都是等效的。在實際中，除了考慮信號質量外，電源平面耦合(利用相鄰地平面降低電源平面交流阻抗)，層疊對稱，都是需要考慮的因素。
62、PCB在出廠時如何檢查是否達到了設計工藝要求？
很多PCB廠家在PCB加工完成出廠前，都要經過加電的網絡通斷測試，以確保所有聯線正確。同時，越來越多的廠家也采用x光測試，檢查蝕刻或層壓時的一些故障。對于貼片加工后的成品板，一般采用ICT測試檢查，這需要在PCB設計時添加ICT測試點。如果出現問題，也可以通過一種特殊的X光檢查設備排除是否加工原因造成故障。
63、“機構的防護”是不是機殼的防護？
是的。機殼要盡量嚴密，少用或不用導電材料，盡可能接地。
64、在芯片選擇的時候是否也需要考慮芯片本身的esd問題？
不論是雙層板還是多層板，都應盡量增大地的面積。在選擇芯片時要考慮芯片本身的ESD特性，這些在芯片說明中一般都有提到，而且即使不同廠家的同一種芯片性能也會有所不同。設計時多加注意，考慮的全面一點，做出電路板的性能也會得到一定的保證。但ESD的問題仍然可能出現，因此機構的防護對ESD的防護也是相當重要的。
65、在做pcb板的時候，為了減小干擾，地線是否應該構成閉和形式？
在做PCB板的時候，一般來講都要減小回路面積，以便減少干擾，布地線的時候，也不 應布成閉合形式，而是布成樹枝狀較好，還有就是要盡可能增大地的面積。
66、如果仿真器用一個電源，pcb板用一個電源，這兩個電源的地是否應該連在一起？
如果可以采用分離電源當然較好，因為如此電源間不易產生干擾，但大部分設備是有具體要求的。既然仿真器和PCB板用的是兩個電源，按我的想法是不該將其共地的。
67、一個電路由幾塊pcb板構成，他們是否應該共地？
一個電路由幾塊PCB構成，多半是要求共地的，因為在一個電路中用幾個電源畢竟是不太實際的。但如果你有具體的條件，可以用不同電源當然干擾會小些。
68、設計一個手持產品，帶LCD，外殼為金屬。測試ESD時，無法通過ICE-1000-4-2的測試，CONTACT只能通過1100V，AIR可以通過6000V。ESD耦合測試時，水平只能可以通過3000V，垂直可以通過4000V測試。CPU主頻為33MHZ。有什么方法可以通過ESD測試？
手持產品又是金屬外殼，ESD的問題一定比較明顯，LCD也恐怕會出現較多的不良現象。如果沒辦法改變現有的金屬材質，則建議在機構內部加上防電材料，加強PCB的地，同時想辦法讓LCD接地。當然，如何操作要看具體情況。
69、設計一個含有DSP，PLD的系統，該從那些方面考慮ESD？
就一般的系統來講，主要應考慮人體直接接觸的部分，在電路上以及機構上進行適當的保護。至于ESD會對系統造成多大的影響，那還要依不同情況而定。干燥的環境下，ESD現象會比較嚴重，較敏感精細的系統，ESD的影響也會相對明顯。雖然大的系統有時ESD影響并不明顯，但設計時還是要多加注意，盡量防患于未然。
70、PCB設計中，如何避免串擾？
變化的信號（例如階躍信號）沿傳輸線由A到B傳播，傳輸線C-D上會產生耦合信號，變化的信號一旦結束也就是信號恢復到穩定的直流電平時，耦合信號也就不存在了，因此串擾僅發生在信號跳變的過程當中，并且信號沿的變化（轉換率）越快，產生的串擾也就越大。空間中耦合的電磁場可以提取為無數耦合電容和耦合電感的集合，其中由耦合電容產生的串擾信號在受害網絡上可以分成前向串擾和反向串擾Sc，這個兩個信號極性相同；由耦合電感產生的串擾信號也分成前向串擾和反向串擾SL，這兩個信號極性相反。耦合電感電容產生的前向串擾和反向串擾同時存在，并且大小幾乎相等，這樣，在受害網絡上的前向串擾信號由于極性相反，相互抵消，反向串擾極性相同，疊加增強。串擾分析的模式通常包括默認模式，三態模式和最壞情況模式分析。默認模式類似我們實際對串擾測試的方式，即侵害網絡驅動器由翻轉信號驅動，受害網絡驅動器保持初始狀態（高電平或低電平），然后計算串擾值。這種方式對于單向信號的串擾分析比較有效。三態模式是指侵害網絡驅動器由翻轉信號驅動，受害的網絡的三態終端置為高阻狀態，來檢測串擾大小。這種方式對雙向或復雜拓樸網絡比較有效。最壞情況分析是指將受害網絡的驅動器保持初始狀態，仿真器計算所有默認侵害網絡對每一個受害網絡的串擾的總和。這種方式一般只對個別關鍵網絡進行分析，因為要計算的組合太多，仿真速度比較慢。
未完待續，敬請關注（下篇）。
