重慶貼片SMT隨著集成電路輸出開關(guān)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(shè)計必須關(guān)心的問題之一。開發(fā)貼片SMT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(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，甚至完全不工作。如何在PCB板的設(shè)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(dāng)今PCB設(shè)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(shè)計方法能有效地實現(xiàn)PCB設(shè)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(yīng)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(dāng)信號不能正常響應(yīng)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?dāng)_、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(dǎo)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(dǎo)線的長度和導(dǎo)線周圍介質(zhì)的介電常數(shù)。另外，當(dāng)PCB板上導(dǎo)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。

1.系統(tǒng)布局是否保證布線的合理或者最優(yōu)，是否能保證布線的可靠進行，是否能保證電路工作的可靠性。在布局的時候需要對信號的走向以及電源和地線網(wǎng)絡(luò)有整體的了解和規(guī)劃。2.印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符，能否符合PCB制造工藝要求、有無行為標記。這一點需要特別注意，不少PCB板的電路布局和布線都設(shè)計得很漂亮、合理，但是疏忽了定位接插件的精確定位，導(dǎo)致設(shè)計的電路無法和其他電路對接。3.元件在二維、三維空間上有無沖突。注意器件的實際尺寸，特別是器件的高度。在焊接免布局的元器件，高度一般不能超過3mm。4.元件布局是否疏密有序、排列整齊，是否全部布完。在元器件布局的時候，不僅要考慮信號的走向和信號的類型、需要注意或者保護的地方，同時也要考慮器件布局的整體密度，做到疏密均勻。5.需經(jīng)常更換的元件能否方便地更換，插件板插入設(shè)備是否方便。應(yīng)保證經(jīng)常更換的元器件的更換和接插的方便和可靠。6.調(diào)整可調(diào)元件是否方便。7.熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x。8.在需要散熱的地方是否裝有散熱器或者風(fēng)扇，空氣流是否通暢。應(yīng)注意元器件和電路板的散熱。9.信號走向是否順暢且互連最短。10.插頭、插座等與機械設(shè)計是否矛盾。11.線路的干擾問題是否有所考慮。12.電路板的機械強度和性能是否有所考慮。13.電路板布局的藝術(shù)性及其美觀性。

大量涉及蝕刻面的質(zhì)量問題都集中在上板面被蝕刻的部分，而這些問題來自于蝕刻劑所產(chǎn)生的膠狀板結(jié)物的影響。對這一點的了解是十分重要的，因膠狀板結(jié)物堆積在銅表面上。一方面會影響噴射力，另一方面會阻檔了新鮮蝕刻液的補充，使蝕刻的速度被降低。正因膠狀板結(jié)物的形成和堆積，使得基板上下面的圖形的蝕刻程度不同，先進入的基板因堆積尚未形成，蝕刻速度較快， 故容易被徹底地蝕刻或造成過腐蝕，而后進入的基板因堆積已形成，而減慢了蝕刻的速度。蝕刻設(shè)備的維護維護蝕刻設(shè)備的最關(guān)鍵因素就是要保證噴嘴的高清潔度及無阻塞物，使噴嘴能暢順地噴射。阻塞物或結(jié)渣會使噴射時產(chǎn)生壓力作用，沖擊板面。而噴嘴不清潔，則會造成蝕刻不均勻而使整塊電路板報廢。明顯地，設(shè)備的維護就是更換破損件和磨損件，因噴嘴同樣存在著磨損的問題，所以更換時應(yīng)包括噴嘴。此外，更為關(guān)鍵的問題是要保持蝕刻機沒有結(jié)渣，因很多時結(jié)渣堆積過多會對蝕刻液的化學(xué)平衡產(chǎn)生影響。同樣地，如果蝕刻液出現(xiàn)化學(xué)不平衡，結(jié)渣的情況就會愈加嚴重。蝕刻液突然出現(xiàn)大量結(jié)渣時，通常是一個信號，表示溶液的平衡出現(xiàn)了問題，這時應(yīng)使用較強的鹽酸作適當(dāng)?shù)那鍧嵒驅(qū)θ芤哼M行補加。

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(fù)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(luò)同時相關(guān)聯(lián)，減小一個網(wǎng)絡(luò)飛線長度可能會增長另一個網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(shè)置中的飛線模式頁可以設(shè)置飛線連接策略，應(yīng)該選擇最短樹策略。動態(tài)飛線在有關(guān)飛線顯示和控制一節(jié)中已經(jīng)講到： 執(zhí)行顯示網(wǎng)絡(luò)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(guān)打開，執(zhí)行隱含全部飛線命令后飛線顯示開關(guān)關(guān)閉。

尤其在使用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時，攔截大量信息所需要的時間顯著低于攔截低速數(shù)據(jù)傳輸所需要的時間。數(shù)據(jù)雙絞線中的絞合線對在低頻下可以靠自身的絞合來抵抗外來干擾及線對之間的串音，但在高頻情況下(尤其在頻率超過250MHz以上時)，僅靠線對絞合已無法達到抗干擾的目的，只有屏蔽才能夠抵抗外界干擾。電纜屏蔽層的作用就像一個法拉第護罩，干擾信號會進入到屏蔽層里，但卻進入不到導(dǎo)體中。因此，數(shù)據(jù)傳輸可以無故障運行。由于屏蔽電纜比非屏蔽電纜具有較低的輻射散發(fā)，因而防止了網(wǎng)絡(luò)傳輸被攔截。屏蔽網(wǎng)絡(luò)(屏蔽的電纜及元器件)能夠顯著減小進入到周圍環(huán)境中而可能被攔截的電磁能輻射等級。不同干擾場的屏蔽選擇干擾場主要有電磁干擾及射頻干擾兩種。電磁干擾(EMI)主要是低頻干擾，馬達、熒光燈以及電源線是通常的電磁干擾源。射頻干擾(RFI)是指無線頻率干擾，主要是高頻干擾。無線電、電視轉(zhuǎn)播、雷達及其他無線通訊是通常的射頻干擾源。對于抵抗電磁干擾，選擇編織屏蔽最為有效，因其具有較低的臨界電阻;對于射頻干擾,箔層屏蔽最有效,因編織屏蔽依賴于波長的變化，它所產(chǎn)生的縫隙使得高頻信號可自由進出導(dǎo)體;而對于高低頻混合的干擾場，則要采用具有寬帶覆蓋功能的箔層加編織網(wǎng)的組合屏蔽方式。通常，網(wǎng)狀屏蔽覆蓋率越高，屏蔽效果就越好。

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)計進行認真的分析以及對工具軟件進行認真的設(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。認真考慮設(shè)計要求是成功布線的重要一步。