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(jì)必須關(guān)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(huì)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(jì)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(jì)業(yè)界中的一個(gè)熱門課題?；谛盘柾暾杂?jì)算機(jī)分析的高速數(shù)字PCB板設(shè)計(jì)方法能有效地實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)序、持續(xù)時(shí)間和電壓幅度到達(dá)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(shí)，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(gè)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(dá)接收端，其間存在一個(gè)傳輸延遲。信號的延遲會(huì)對系統(tǒng)的時(shí)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(fù)載阻抗不匹配時(shí)，信號到達(dá)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(huì)產(chǎn)生振鈴和環(huán)繞振蕩。

1.開料目的：根據(jù)工程資料MI的要求，在符合要求的大張板材上，裁切成小塊生產(chǎn)板件.符合客戶要求的小塊板料.流程：大板料→按MI要求切板→鋦板→啤圓角磨邊→出板鉆孔目的：根據(jù)工程資料，在所開符合要求尺寸的板料上，相應(yīng)的位置鉆出所求的孔徑.流程：疊板銷釘→上板→鉆孔→下板→檢查修理沉銅目的：沉銅是利用化學(xué)方法在絕緣孔壁上沉積上一層薄銅.流程：粗磨→掛板→沉銅自動(dòng)線→下板→浸%稀H2SO4→加厚銅圖形轉(zhuǎn)移目的：圖形轉(zhuǎn)移是生產(chǎn)菲林上的圖像轉(zhuǎn)移到板上。流程：(藍(lán)油流程)：磨板→印第Y面→烘干→印第二面→烘干→爆光→沖影→檢查;(干膜流程)：麻板→壓膜→靜置→對位→曝光→靜置→沖影→檢查圖形電鍍目的：圖形電鍍是在線路圖形裸露的銅皮上或孔壁上電鍍一層達(dá)到要求厚度的銅層與要求厚度的金鎳或錫層。流程：上板→除油→水洗二次→微蝕→水洗→酸洗→鍍銅→水洗→浸酸→鍍錫→水洗→下板退膜目的：用NaOH溶液退去抗電鍍覆蓋膜層使非線路銅層裸露出來。流程：水膜：插架→浸堿→沖洗→擦洗→過機(jī);干膜：放板→過機(jī)蝕刻目的：蝕刻是利用化學(xué)反應(yīng)法將非線路部位的銅層腐蝕去。綠油目的：綠油是將綠油菲林的圖形轉(zhuǎn)移到板上，起到保護(hù)線路和阻止焊接零件時(shí)線路上錫的作用。流程：磨板→印感光綠油→鋦板→曝光→沖影;磨板→印第Y面→烘板→印第二面→烘板字符目的：字符是提供的一種便于辯認(rèn)的標(biāo)記。流程：綠油終鋦后→冷卻靜置→調(diào)網(wǎng)→印字符→后鋦鍍金手指目的：在插頭手指上鍍上一層要求厚度的鎳金層，使之更具有硬度的耐磨性。流程：上板→除油→水洗兩次→微蝕→水洗兩次→酸洗→鍍銅→水洗→鍍鎳→水洗→鍍金鍍錫板 (并列的一種工藝)目的：噴錫是在未覆蓋阻焊油的裸露銅面上噴上一層鉛錫，以保護(hù)銅面不蝕氧化，以保證具有良好的焊接性能.流程：微蝕→風(fēng)干→預(yù)熱→松香涂覆→焊錫涂覆→熱風(fēng)平整→風(fēng)冷→洗滌風(fēng)干成型目的：通過模具沖壓或數(shù)控鑼機(jī)鑼出客戶所需要的形狀成型的方法有機(jī)鑼，啤板，手鑼，手切說明：數(shù)據(jù)鑼機(jī)板與啤板的精確度較高，手鑼其次，手切板最低具只能做一些簡單的外形.測試目的：通過電子00%測試，檢測目視不易發(fā)現(xiàn)到的開路，短路等影響功能性之缺陷.流程：上模→放板→測試→合格→FQC目檢→不合格→修理→返測試→OK→REJ→報(bào)廢終檢目的：通過00%目檢板件外觀缺陷，并對輕微缺陷進(jìn)行修理，避免有問題及缺陷板件流出.具體工作流程：來料→查看資料→目檢→合格→FQA抽查→合格→包裝→不合格→處理→檢查OKa

產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表：網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)(SCH)與印制電路板設(shè)計(jì)(PCB)之間的一座橋梁，它是電路板自動(dòng)的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，也可從印制電路板中提取出來。(3)印制電路板的設(shè)計(jì)：印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對PROTEL99的另外一個(gè)重要的部分PCB而言的，在這個(gè)過程中，我們借助PROTEL99提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)計(jì)，完成高難度的等工作。但在實(shí)踐中，具體主要以下面細(xì)分步驟為主：一、電路版設(shè)計(jì)的先期工作1、利用原理圖設(shè)計(jì)工具繪制原理圖，并且生成對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)然，有些特殊情況下，如電路版比較簡單，已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，可以直接取用零件封裝，人工生成網(wǎng)絡(luò)表。2、手工更改網(wǎng)絡(luò)表將一些元件的固定用腳等原理圖上沒有的焊盤定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上，沒任何物理連接的可定義到地或保護(hù)地等。將一些原理圖和PCB封裝庫中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫中的一致，特別是二、三極管等。二、畫出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫建議將自己所畫的器件都放入一個(gè)自己建立的PCB庫專用設(shè)計(jì)文件。三、設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境和繪制印刷電路的版框含中間的鏤空等1、進(jìn)入PCB系統(tǒng)后的第Y步就是設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型，版層參數(shù)，布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認(rèn)值，而且這些參數(shù)經(jīng)過設(shè)置之后，符合個(gè)人的習(xí)慣，以后無須再去修改。2、規(guī)劃電路版，主要是確定電路版的邊框，包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當(dāng)大小的焊盤。對于3mm的螺絲可用6.5~8mm的外徑和3.2~3.5mm內(nèi)徑的焊盤對于標(biāo)準(zhǔn)板可從其它板或PCBizard中調(diào)入。注意-在繪制電路版地邊框前，一定要將當(dāng)前層設(shè)置成KeepOut層，即禁止布線層。四、打開所有要用到的PCB庫文件后，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和修改零件封裝這一步是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動(dòng)布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計(jì)與印象電路版設(shè)計(jì)的接口，只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才能進(jìn)行電路版的布線。在原理圖設(shè)計(jì)的過程中，ERC檢查不會(huì)涉及到零件的封裝問題。因此，原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，零件的封裝可能被遺忘，在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)可以根據(jù)設(shè)計(jì)情況來修改或補(bǔ)充零件的封裝。當(dāng)然，可以直接在PCB內(nèi)人工生成網(wǎng)絡(luò)表，并且指定零件封裝。

1. 如果是人工焊接，要養(yǎng)成好的習(xí)慣，首先，焊接前要目視檢查一遍PCB板，并用萬用表檢查關(guān)鍵電路(特別是電源與地)是否短路;其次，每次焊接完一個(gè)芯片就用萬用表測一下電源和地是否短路;此外，焊接時(shí)不要亂甩烙鐵，如果把焊錫甩到芯片的焊腳上(特別是表貼元件)，就不容易查到。2. 在計(jì)算機(jī)上打開PCB圖，點(diǎn)亮短路的網(wǎng)絡(luò)，看什么地方離的最近，最容易被連到一塊。特別要注意IC內(nèi)部短路。3. 發(fā)現(xiàn)有短路現(xiàn)象。拿一塊板來割線(特別適合單/雙層板),割線后將每部分功能塊分別通電,一部分一部分排除。4. 使用短路定位分析儀，如：新加坡PROTEQ CB2000短路追蹤儀，香港靈智科技QT50短路追蹤儀，英國POLAR ToneOhm950多層板路短路探測儀等等。5. 如果有BGA芯片，由于所有焊點(diǎn)被芯片覆蓋看不見，而且又是多層板(4層以上)，因此最好在設(shè)計(jì)時(shí)將每個(gè)芯片的電源分割開，用磁珠或0歐電阻連接，這樣出現(xiàn)電源與地短路時(shí)，斷開磁珠檢測，很容易定位到某一芯片。由于BGA的焊接難度大，如果不是機(jī)器自動(dòng)焊接，稍不注意就會(huì)把相鄰的電源與地兩個(gè)焊球短路。

天津廠家SMT插件通訊與計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展使得高速PCB設(shè)計(jì)進(jìn)入了千兆位領(lǐng)域，新的高速器件應(yīng)用使得如此高的速率在背板和單板上的長距離傳輸成為可能，SMT插件生產(chǎn)廠但與此同時(shí)，PCB設(shè)計(jì)中的信號完整性問題(SI)、電源完整性以及電磁兼容方面的問題也更加突出。信號完整性是指信號在信號線上傳輸?shù)馁|(zhì)量，主要問題包括反射、振蕩、時(shí)序、地彈和串?dāng)_等。信號完整性差不是由某個(gè)單一因素導(dǎo)致，而是板級設(shè)計(jì)中多種因素共同引起。在千兆位設(shè)備的PCB板設(shè)計(jì)中，一個(gè)好的信號完整性設(shè)計(jì)要求工程師全面考慮器件、傳輸線互聯(lián)方案、電源分配以及EMC方面的問題。高速PCB設(shè)計(jì)EDA工具已經(jīng)從單純的仿真驗(yàn)證發(fā)展到設(shè)計(jì)和驗(yàn)證相結(jié)合，幫助設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)早期設(shè)定規(guī)則以避免錯(cuò)誤而不是在設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)問題。隨著數(shù)據(jù)速率越來越高設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，高速PCB系統(tǒng)分析工具變得更加必要，這些工具包括時(shí)序分析、信號完整性分析、設(shè)計(jì)空間參數(shù)掃描分析、EMC設(shè)計(jì)、電源系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等。這里我們將著重討論在千兆位設(shè)備PCB設(shè)計(jì)中信號完整性分析應(yīng)考慮的一些問題。高速器件與器件模型盡管千兆位發(fā)送與接收元器件供應(yīng)商會(huì)提供有關(guān)芯片的設(shè)計(jì)資料，但是器件供應(yīng)商對于新器件信號完整性的了解也存在一個(gè)過程，這樣器件供應(yīng)商給出的設(shè)計(jì)指南可能并不成熟，還有就是器件供應(yīng)商給出的設(shè)計(jì)約束條件通常都是非?？量痰?，對設(shè)計(jì)工程師來說要滿足所有的設(shè)計(jì)規(guī)則會(huì)非常困難。所以就需要信號完整性工程師運(yùn)用仿真分析工具對供應(yīng)商的約束規(guī)則和實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，考察和優(yōu)化元器件選擇、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、匹配方案、匹配元器件的值，并最終開發(fā)出確保信號完整性的PCB布局布線規(guī)則。因此，千兆位信號的精確仿真分析變得十分重要，而器件模型在信號完整性分析工作中的作用也越來越得到重視。

一個(gè)布局是否合理沒有判斷標(biāo)準(zhǔn)，可以采用一些相對簡單的標(biāo)準(zhǔn)來判斷布局的優(yōu)劣。最常用的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，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(shí)現(xiàn)是個(gè)很復(fù)雜的問題。因?yàn)?，調(diào)整布局就是調(diào)整封裝的放置位置，一個(gè)封裝的焊盤往往和幾個(gè)甚至幾十個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)相關(guān)聯(lián)，減小一個(gè)網(wǎng)絡(luò)飛線長度可能會(huì)增長另一個(gè)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(diǎn)實(shí)在給不出太實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際操作時(shí)，主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)觀查屏幕顯示的飛線是否簡捷、有序和計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，手工調(diào)整布局時(shí)盡量使飛線走最短路徑，手工布線時(shí)常常按照飛線指示的路徑連接各個(gè)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(dòng)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。