PCB設計技術問答(五)

70、設計一個含有DSP，PLD的系統(tǒng)，該從那些方面考慮ESD？
就一般的系統(tǒng)來講，主要應考慮人體直接接觸的部分，在電路上以及機構(gòu)上進行適當?shù)谋Ｗo。至于ESD會對系統(tǒng)造成多大的影響，那還要依不同情況而定。干燥的環(huán)境下，ESD現(xiàn)象會比較嚴重，較敏感精細的系統(tǒng)，ESD的影響也會相對明顯。雖然大的系統(tǒng)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。
71、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(chǎn)生耦合信號，變化的信號一旦結(jié)束也就是信號恢復到穩(wěn)定的直流電平時，耦合信號也就不存在了，因此串擾僅發(fā)生在信號跳變的過程當中，并且信號沿的變化（轉(zhuǎn)換率）越快，產(chǎn)生的串擾也就越大。空間中耦合的電磁場可以提取為無數(shù)耦合電容和耦合電感的集合，其中由耦合電容產(chǎn)生的串擾信號在受害網(wǎng)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(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)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(tài)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(wǎng)絡驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害網(wǎng)絡驅(qū)動器保持初始狀態(tài)（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(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害的網(wǎng)絡的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài)，來檢測串擾大小。這種方式對雙向或復雜拓樸網(wǎng)絡比較有效。最壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡的驅(qū)動器保持初始狀態(tài)，仿真器計算所有默認侵害網(wǎng)絡對每一個受害網(wǎng)絡的串擾的總和。這種方式一般只對個別關鍵網(wǎng)絡進行分析，因為要計算的組合太多，仿真速度比較慢。
72、導帶，即微帶線的地平面的鋪銅面積有規(guī)定嗎？
對于微波電路設計，地平面的面積對傳輸線的參數(shù)有影響。具體算法比較復雜（請參閱安杰倫的EESOFT有關資料）。而一般數(shù)字電路的傳輸線仿真計算而言，地平面面積對傳輸線參數(shù)沒有影響，或者說忽略影響。
73、在EMC測試中發(fā)現(xiàn)時鐘信號的諧波超標十分嚴重，只是在電源引腳上連接去耦電容。在設計中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢？
EMC的三要素為輻射源，傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導。所以要抑制諧波，首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導方式傳播，此外，必要的匹配和屏蔽也是需要的。
74、采用4層板設計的產(chǎn)品中，為什么有些是雙面鋪地的，有些不是？
鋪地的作用有幾個方面的考慮：1，屏蔽；2，散熱；3，加固；4，工藝加工需要。所以不管幾層板鋪地，首先要看它的主要原因。 這里我們主要討論高速問題，所以主要說屏蔽作用。表面鋪地對EMC有好處，但是鋪銅要盡量完整，避免出現(xiàn)孤島。一般如果表層器件布線較多， 很難保證銅箔完整，還會帶來內(nèi)層信號跨分割問題。所以建議表層器件或走線多的板子，不鋪銅。
75、對于一組總線（地址，數(shù)據(jù)，命令）驅(qū)動多個（多達4，5個）設備（FLASH,SDRAM,其他外設...）的情況，在布線時，采用那種方式？
布線拓撲對信號完整性的影響，主要反映在各個節(jié)點上信號到達時刻不一致，反射信號同樣到達某節(jié)點的時刻不一致，所以造成信號質(zhì)量惡化。一般來講，星型拓撲結(jié)構(gòu)，可以通過控制同樣長的幾個stub，使信號傳輸和反射時延一致，達到比較好的信號質(zhì)量。 在使用拓撲之間，要考慮到信號拓撲節(jié)點情況、實際工作原理和布線難度。不同的buffer，對于信號的反射影響也不一致，所以星型拓撲并不能很好解決上述數(shù)據(jù)地址總線連接到flash和sdram的時延，進而無法確保信號的質(zhì)量；另一方面，高速的信號一般在dsp和sdram之間通信，flash加載時的速率并不高，所以在高速仿真時只要確保實際高速信號有效工作的節(jié)點處的波形，而無需關注flash處波形；星型拓撲比較菊花鏈等拓撲來講，布線難度較大，尤其大量數(shù)據(jù)地址信號都采用星型拓撲時。附圖是使用Hyperlynx仿真數(shù)據(jù)信號在DDR——DSP——FLASH拓撲連接，和DDR——FLASH——DSP連接時在150MHz時的仿真波形。 可以看到，第二種情形，DSP處信號質(zhì)量更好，而FLASH處波形較差，而實際工作信號時DSP和DDR處的波形。
76、頻率30M以上的，布線時使用自動布線還是手動布線；布線的軟件功能都一樣嗎？
是否高速信號是依據(jù)信號上升沿而不是絕對頻率或速度。自動或手動布線要看軟件布線功能的支持，有些布線手工可能會優(yōu)于自動布線，但有些布線，例如查分布線，總線時延補償布線，自動布線的效果和效率會遠高于手工布線。一般 基材主要由樹脂和玻璃絲布混合構(gòu)成，由于比例不同，介電常數(shù)和厚度都不同。一般樹脂含量高的，介電常數(shù)越小，可以更薄。具體參數(shù)，可以向生產(chǎn)廠家咨詢。另外，隨著新工藝出現(xiàn)，還有一些特殊材質(zhì)的板提供給諸如超厚背板或低損耗射頻板需要。
77、在設計中，通常將地線又分為保護地和信號地；電源地又分為數(shù)字地和模擬地，為什么要對地線進行劃分？
劃分地的目的主要是出于EMC的考慮，擔心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會對其他信號，特別是模擬信號通過傳導途徑有干擾。至于信號的和保護地的劃分，是因為EMC中ESD靜放電的考慮，類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分，最終的大地只有一個。只是噪聲瀉放途徑不同而已。
78、在布時鐘時，有必要兩邊加地線屏蔽嗎？
是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串擾/EMI情況來決定，而且如對屏蔽地線的處理不好，有可能反而會使情況更糟。
79、布不同頻率的時鐘線時有什么相應的對策？
對時鐘線的布線，最好是進行信號完整性分析，制定相應的布線規(guī)則，并根據(jù)這些規(guī)則來進行布線。
80、單層板手工布線時，是放在頂層還是底層？
如果是頂層放器件，底層布線。
81、單層板手工布線時，跳線要如何表示？
跳線是設計中特別的器件，只有兩個焊盤，距離可以定長的，也可以是可變長度的。手工布線時可根據(jù)需要添加。板上會有直連線表示，料單中也會出現(xiàn)。


82、假設一片4層板,中間兩層是VCC和GND，走線從top到bottom，從BOTTOM SIDE流到TOP SIDE的回流路徑是經(jīng)這個信號的VIA還是POWER？
過孔上信號的回流路徑現(xiàn)在還沒有一個明確的說法，一般認為回流信號會從周圍最近的接地或接電源的過孔處回流。一般EDA工具在仿真時都把過孔當作一個固定集總參數(shù)的RLC網(wǎng)絡處理，事實上是取一個最壞情況的估計。


83、“進行信號完整性分析，制定相應的布線規(guī)則，并根據(jù)這些規(guī)則來進行布線”，此句如何理解？
前仿真分析，可以得到一系列實現(xiàn)信號完整性的布局、布線策略。通常這些策略會轉(zhuǎn)化成一些物理規(guī)則，約束的布局和布線。通常的規(guī)則有拓撲規(guī)則，長度規(guī)則，阻抗規(guī)則，并行間距和并行長度規(guī)則等等。工具可以在這些約束下，完成布線。當然，完成的效果如何，還需要經(jīng)過后仿真驗證才知道。 此外，Mentor提供的ICX支持互聯(lián)綜合，一邊布線，一邊仿真，實現(xiàn)一次通過。
84、怎樣選擇的軟件？
選擇的軟件，根據(jù)自己的需求。市面提供的高級軟件很多，關鍵看看是否適合您設計能力，設計規(guī)模和設計約束的要求。刀快了好上手，太快會傷手。找個EDA廠商，請過去做個產(chǎn)品介紹，大家坐下來聊聊，不管買不買，都會有收獲。
85、關于碎銅、浮銅的概念該怎么理解呢？
從加工角度，一般將面積小于某個單位面積的銅箔叫碎銅，這些太小面積的銅箔會在加工時，由于蝕刻誤差導致問題。從電氣角度來講，將沒有合任何直流網(wǎng)絡連結(jié)的銅箔叫浮銅，浮銅會由于周圍信號影響，產(chǎn)生天線效應。浮銅可能會是碎銅，也可能是大面積的銅箔。