在高速設(shè)計中，可控阻抗板和線路的特性阻抗問題困擾著許多中國工程師。本文通過簡單而且直觀的方法介紹了特性阻抗的基本性質(zhì)、計算和測量方法。在高速設(shè)計中，可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問題之一。首先了解一下傳輸線的定義：傳輸線由兩個具有一定長度的導(dǎo)體組成，一個導(dǎo)體用來發(fā)送信號，另一個用來接收信號(切記“回路”取代“地”的概念)。在一個多層板中，每一條線路都是傳輸線的組成部分，鄰近的參考平面可作為第二條線路或回路。一條線路成為“性能良好”傳輸線的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整個線路中保持恒定。線路板成為“可控阻抗板”的關(guān)鍵是使所有線路的特性阻抗?jié)M足一個規(guī)定值，通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線路板中，傳輸線性能良好的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整條線路中保持恒定。但是，究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最簡單的方法是看信號在傳輸中碰到了什么。當(dāng)沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動時，這類似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中，如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端(它位于發(fā)送線路和回路之間)，一旦連接，這個電壓波信號沿著該線以光速傳播，它的速度通常約為6英寸/納秒。當(dāng)然，這個信號確實是發(fā)送線路和回路之間的電壓差，它可以從發(fā)送線路的任何一點和回路的相臨點來衡量。圖2是該電壓信號的傳輸示意圖。Zen的方法是先“產(chǎn)生信號”，然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第Y個0.01納秒前進(jìn)了0.06英寸，這時發(fā)送線路有多余的正電荷，而回路有多余的負(fù)電荷，正是這兩種電荷差維持著這兩個導(dǎo)體之間的1伏電壓差，而這兩個導(dǎo)體又組成了一個電容器。在下一個0.01納秒中，又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調(diào)整到1伏特，這必須加一些正電荷到發(fā)送線路，而加一些負(fù)電荷到接收線路。每移動0.06英寸，必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路，而把更多的負(fù)電荷加到回路。每隔0.01納秒，必須對傳輸線路的另外一段進(jìn)行充電，然后信號開始沿著這一段傳播。電荷來自傳輸線前端的電池，當(dāng)沿著這條線移動時，就給傳輸線的連續(xù)部分充電，因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進(jìn)0.01納秒，就從電池中獲得一些電荷(±Q)，恒定的時間間隔(±t)內(nèi)從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負(fù)電流實際上與流出的正電流相等，而且正好在信號波的前端，交流電流通過上、下線路組成的電容，結(jié)束整個循環(huán)過程。

遼寧開發(fā)PCB電路板1.寄生電容過孔本身存在著對地或電源的寄生電容，如果已知過孔在內(nèi)層上的隔離孔直徑為D2;開發(fā)PCB電路板過孔焊盤的直徑為D1;PCB的厚度為T;板基材的相對介電常數(shù)為ε;過孔的寄生電容延Κ了電路中信號的上升時問，降低了電路的速度。如果一塊厚度為25mil的PCB，使用內(nèi)徑為10mil，焊盤直徑為20mil的過孔，內(nèi)層電氣間隙寬度為32mil時，可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致為0.259 pF。如果走線的特性阻抗為30Ω,則該寄生電容引起的信號上升時間延長量。系數(shù)1/2是因為過孔在走線的中途。從這些數(shù)值可以看出，盡管單個過孔的寄生電容引起的上升沿變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進(jìn)行層間的切換，設(shè)計者還是要慎重考慮的。2.寄生電感過孔還具有與其高度和直徑直接相關(guān)的串聯(lián)寄生電感。若九是過孔的高度;d是中心鉆孔的直徑;則過孔的寄生電感L近似為在高速數(shù)字電路的設(shè)計中，寄生電感帶來的危害超過寄生電容的影響。過孔的寄生串聯(lián)電感會削弱旁路電容在電源或地平面濾除噪聲的作用，減弱整個電源系統(tǒng)的濾波效用c因此旁路和去耦電容的過孔應(yīng)該盡可能短，以使其電感值最小。通過上面對過孔寄生特性的分析，為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響，在進(jìn)行高速PCB設(shè)計時應(yīng)盡量做到：· 盡量減少過孔，尤其是時鐘信號走線;· 使用較薄的PCB有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù);· 過孔阻抗應(yīng)該盡可能與其連接的走線的阻抗相匹配，以便減小信號的反射;

現(xiàn)在市面上流行的EDA工具軟件很多，但除了使用的術(shù)語和功能鍵的位置不一樣外都大同小異，如何用這些工具更好地實現(xiàn)PCB的設(shè)計呢?在開始布線之前對設(shè)計進(jìn)行認(rèn)真的分析以及對工具軟件進(jìn)行認(rèn)真的設(shè)置將使設(shè)計更加符合要求。下面是一般的設(shè)計過程和步驟。1、確定PCB的層數(shù)電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計初期確定。如果設(shè)計要求使用高密度球柵數(shù)組(BGA)組件，就必須考慮這些器件布線所需要的最少布線層數(shù)。布線層的數(shù)量以及層疊(stack-up)方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實現(xiàn)期望的設(shè)計效果。多年來，人們總是認(rèn)為電路板層數(shù)越少成本就越低，但是影響電路板的制造成本還有許多其它因素。近幾年來，多層板之間的成本差別已經(jīng)大大減小。在開始設(shè)計時最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布，以避免在設(shè)計臨近結(jié)束時才發(fā)現(xiàn)有少量信號不符合已定義的規(guī)則以及空間要求，從而被迫添加新層。在設(shè)計之前認(rèn)真的規(guī)劃將減少布線中很多的麻煩。2、設(shè)計規(guī)則和限制自動布線工具本身并不知道應(yīng)該做些什幺。為完成布線任務(wù)，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。不同的信號線有不同的布線要求，要對所有特殊要求的信號線進(jìn)行分類，不同的設(shè)計分類也不一樣。每個信號類都應(yīng)該有優(yōu)先級，優(yōu)先級越高，規(guī)則也越嚴(yán)格。規(guī)則涉及印制線寬度、過孔的最大數(shù)量、平行度、信號線之間的相互影響以及層的限制，這些規(guī)則對布線工具的性能有很大影響。認(rèn)真考慮設(shè)計要求是成功布線的重要一步。

一、拿一塊PCB板，首先需要在紙上記錄好所有元氣件的型號，參數(shù)以及位置，尤其是二極管、三級管的方向，IC缺口的方向。最好用數(shù)碼相機(jī)拍兩張元器件位置的照片。二、拆掉所有元件，要將PAD孔里的錫去掉。用酒精將板子擦洗干凈，然后放入掃描儀，在掃描儀掃描的時候要稍調(diào)高一下掃描的像素，得到較清晰的板子圖像。再用水紗紙將頂層和底層輕微打磨，打磨到銅膜發(fā)亮，放入掃描儀，啟動PHOTOSHOP，用彩色方式將兩層分別掃入。注意，PCB在掃描儀內(nèi)擺放一定要橫平豎直，否則掃描的圖象就無法使用。三、調(diào)整畫布的對比度，明暗度，使有銅膜的部分和沒有銅膜的部分形成強(qiáng)烈對比，然后將圖轉(zhuǎn)為黑白，檢查線條是否清晰，如果不清晰，就要繼續(xù)調(diào)節(jié)。如果清晰，將圖存為黑白BMP格式兩個文件，如果發(fā)現(xiàn)圖形有問題，還需用PHOTOSHOP進(jìn)行修正。四、將兩個BMP格式的文件分別轉(zhuǎn)為PROTEL格式文件，在PROTEL中調(diào)入兩層，如果兩層的PAD和VIA的位置基本重合，表明前幾個步驟做的很好，如果有偏差，則重復(fù)第三步，直到吻合為止，將TOP層的BMP轉(zhuǎn)化為TOP.PCB，注意要轉(zhuǎn)化到SILK層，就是黃色的那層，然后你在TOP層描線就是了，并且根據(jù)第二步的圖紙放置器件。畫完后將SILK層刪掉,不斷重復(fù)知道繪制好所有的層。五、在PROTEL中將TOP.PCB和BOT.PCB調(diào)入，合為一個圖就OK了。用激光打印機(jī)將TOP LAYER，BOTTOM LAYER分別打印到透明膠片上(1：1的比例)，把膠片放到那塊PCB上，比較一下是否有誤，如果沒錯，就算成功。

日常維護(hù)與保養(yǎng)方法1、槽體的維護(hù)與保養(yǎng)垂直電鍍線與水平電鍍線的主要區(qū)別在于電路板的運送方式不同，而對于槽體的維護(hù)及保養(yǎng)方法本質(zhì)上相差不大。7d要對各水洗槽進(jìn)行一次清洗對酸洗槽，進(jìn)行一次清洗并更換其槽液;對槽體內(nèi)的噴淋裝置進(jìn)行一次檢查，查看有無出現(xiàn)阻塞情況，對出現(xiàn)阻塞情況的要及時進(jìn)行疏通;對鍍銅槽、鍍錫槽上的導(dǎo)電支座及陽極與火線接觸位，進(jìn)行一次清潔清潔時可用抹布擦拭及砂紙進(jìn)行打磨;對鍍銅槽、鍍錫槽的鈦籃、錫條籃進(jìn)行一次檢查，更換爛的鈦籃袋、錫條籃，并添加銅球、錫條，在7d添加完銅球、錫條后，須對電鍍銅槽、電鍍錫槽進(jìn)行電解。7d還要使用高、低電流方式進(jìn)行試生產(chǎn)，使新添加銅球、錫條完后，生產(chǎn)的性能穩(wěn)定后再進(jìn)行生產(chǎn)。每90要對銅球及陽極袋進(jìn)行一次清洗。每120~150d使用活性碳對槽液進(jìn)行一次過濾清潔，濾去槽液中的雜質(zhì)，對錫槽進(jìn)行一次清洗。2、垂直電鍍線振動機(jī)構(gòu)的維護(hù)與保養(yǎng)在垂直電鍍上，為保證電鍍時面銅的均勻性及孔銅的效果，會對板進(jìn)行振動搖擺，槽體上會有振動搖擺機(jī)構(gòu)。30d要對減速機(jī)進(jìn)行檢查，看其是否運轉(zhuǎn)正常，檢查其緊固性;要檢查震動安裝馬達(dá)螺栓的緊固性;檢查震動橡膠的磨損情況，對于磨損比較嚴(yán)重的，要進(jìn)行及時的更換。180d對接線盒內(nèi)的電源線接觸情形進(jìn)行檢查，對出現(xiàn)接頭松動要及時加以緊固，對電線絕緣層熔化或老化的電源線，要及時進(jìn)行更換電源線，保證電源線之間的絕緣性;要對振動機(jī)構(gòu)上的所有軸承進(jìn)行一次檢查，上一次潤滑脂，對嚴(yán)重磨損的軸承要進(jìn)行及時的更換。3、垂直電鍍線行車的維護(hù)與保養(yǎng)垂直電鍍線是采用行車、掛具對電路板進(jìn)行傳送。每周要對吊車及掛具進(jìn)行一次清潔(行車及掛具不用拆卸)，使其外觀保持整潔，清潔時可使用抹布抹洗，并使用砂紙打磨。30d對掛具進(jìn)行一次檢查，查看掛具的破損情況;對行車的電機(jī)及減速機(jī)進(jìn)行一次檢查和維護(hù)，查看其整個傳動裝置，保證其正常運行。180d對行車及掛具進(jìn)行一次深入的清潔及保養(yǎng)，要將掛具從行車上拆卸下來進(jìn)行清潔。