隨著集成電路輸出開關速度提高以及PCB板密度增加,信號完整性已經成為高速數(shù)字PCB設計必須關心的問題之一。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,都會引起信號完整性問題,導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,甚至完全不工作。如何在PCB板的設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,已經成為當今PCB設計業(yè)界中的一個熱門課題。基于信號完整性計算機分析的高速數(shù)字PCB板設計方法能有效地實現(xiàn)PCB設計的信號完整性。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,當信號不能正常響應時,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、串擾、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)的時序產生影響,在高速數(shù)字系統(tǒng)中,傳輸延遲主要取決于導線的長度和導線周圍介質的介電常數(shù)。另外,當PCB板上導線(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,就會產生振鈴和環(huán)繞振蕩。
這里主要是說了從PCB設計封裝來解析選擇元件的技巧。元件的封裝包含很多信息,包含元件的尺寸,特別是引腳的相對位置關系,還有元件的焊盤類型。當然我們根據(jù)元件封裝選擇元件時還有一個要注意的地方是要考慮元件的外形尺寸。引腳位置關系:主要是指我們需要將實際的元件的引腳和PCB元件的封裝的尺寸對應起來。我們選擇不同的元件,雖然功能相同,但是元件的封裝很可能不一樣。我們需要保證PCB焊盤尺寸位置正確才能保證元件能正確焊接。焊盤的選擇:這個是我們需要考慮的比較多的地方。首先包括焊盤的類型。其類型包括兩種,一是電鍍通孔,一種是表貼類型。我們需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等因數(shù)。從制造角度看,表貼器件通常要比通孔器件便宜,而且一般可用性較高。對于我們一般設計來說,我們選擇表貼元件,不僅方便手工焊接,而且有利于查錯和調試過程中更好的連接焊盤和信號。其次我們還應該注意焊盤的位置。因為不同的位置,就代表元件實際當中不同的位置。我們如果不合理安排焊盤的位置,很有可能就會出現(xiàn)一個區(qū)域元件過密,而另外一個區(qū)域元件很稀疏的情況,當然情況更糟糕的是由于焊盤位置過近,導致元件之間空隙過小而無法焊接,下面就是我失敗的一個例子,我在一個光耦開關旁邊開了通孔,但是由于它們的位置過近,導致光耦開關焊接上去以后,通孔無法再放置螺絲了。
日常維護與保養(yǎng)方法1、槽體的維護與保養(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,而對于槽體的維護及保養(yǎng)方法本質上相差不大。7d要對各水洗槽進行一次清洗對酸洗槽,進行一次清洗并更換其槽液;對槽體內的噴淋裝置進行一次檢查,查看有無出現(xiàn)阻塞情況,對出現(xiàn)阻塞情況的要及時進行疏通;對鍍銅槽、鍍錫槽上的導電支座及陽極與火線接觸位,進行一次清潔清潔時可用抹布擦拭及砂紙進行打磨;對鍍銅槽、鍍錫槽的鈦籃、錫條籃進行一次檢查,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、電鍍錫槽進行電解。7d還要使用高、低電流方式進行試生產,使新添加銅球、錫條完后,生產的性能穩(wěn)定后再進行生產。每90要對銅球及陽極袋進行一次清洗。每120~150d使用活性碳對槽液進行一次過濾清潔,濾去槽液中的雜質,對錫槽進行一次清洗。2、垂直電鍍線振動機構的維護與保養(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,會對板進行振動搖擺,槽體上會有振動搖擺機構。30d要對減速機進行檢查,看其是否運轉正常,檢查其緊固性;要檢查震動安裝馬達螺栓的緊固性;檢查震動橡膠的磨損情況,對于磨損比較嚴重的,要進行及時的更換。180d對接線盒內的電源線接觸情形進行檢查,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,要及時進行更換電源線,保證電源線之間的絕緣性;要對振動機構上的所有軸承進行一次檢查,上一次潤滑脂,對嚴重磨損的軸承要進行及時的更換。3、垂直電鍍線行車的維護與保養(yǎng)垂直電鍍線是采用行車、掛具對電路板進行傳送。每周要對吊車及掛具進行一次清潔(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對掛具進行一次檢查,查看掛具的破損情況;對行車的電機及減速機進行一次檢查和維護,查看其整個傳動裝置,保證其正常運行。180d對行車及掛具進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行清潔。
(一) 細節(jié)決定成敗PCB設計是一個細致的工作,需要的就是細心和耐心。剛開始做設計的新手經常犯的錯誤就是一些細節(jié)錯誤。器件管腳弄錯了,器件封裝用錯了,管腳順序畫反了等等,有些可以通過飛線來解決,有些可能就讓一塊板子直接變成了廢品。畫封裝的時候多檢查一遍,投板之前把封裝打印出來和實際器件比一下,多看一眼,多檢查一遍不是強迫癥,只是讓這些容易犯的低級錯誤盡量避免。否則設計的再好看的板子,上面布滿飛線,也就遠談不上優(yōu)秀了。(二) 學會設置規(guī)則其實現(xiàn)在不光高級的PCB設計軟件需要設置布線規(guī)則,一些簡單易用的PCB工具同樣可以進行規(guī)則設置。人腦畢竟不是機器,那就難免會有疏忽有失誤。所以把一些容易忽略的問題設置到規(guī)則里面,讓電腦幫助我們檢查,盡量避免犯一些低級錯誤。另外,完善的規(guī)則設置能更好的規(guī)范后面的工作。所謂磨刀不誤砍柴工,板子的規(guī)模越復雜規(guī)則設置的重要性越突出?,F(xiàn)在很多EDA工具都有自動布線功能,如果規(guī)則設置足夠詳細,讓工具自己幫你去設計,你在一旁喝杯咖啡,不是更愜意的事情嗎?(三) 為別人考慮的越多,自己的工作越少在進行PCB設計的時候,盡量多考慮一些最終使用者的需求。比如,如果設計的是一塊開發(fā)板,那么在進行PCB設計的時候就要考慮放置更多的絲印信息,這樣在使用的時候會更方便,不用來回的查找原理圖或者找設計人員支持了。如果設計的是一個量產產品,那么就要更多的考慮到生產線上會遇到的問題,同類型的器件盡量方向一致,器件間距是否合適,板子的工藝邊寬度等等。這些問題考慮的越早,越不會影響后面的設計,也可以減少后面支持的工作量和改板的次數(shù)。看上去開始設計上用的時間增加了,實際上是減少了自己后續(xù)的工作量。在板子空間信號允許的情況下,盡量放置更多的測試點,提高板子的可測性,這樣在后續(xù)調試階段同樣能節(jié)省更多的時間,給發(fā)現(xiàn)問題提供更多的思路。(四) 畫好原理圖很多工程師都覺得layout工作更重要一些,原理圖就是為了生成網表方便PCB做檢查用的。其實,在后續(xù)電路調試過程中原理圖的作用會更大一些。無論是查找問題還是和同事交流,還是原理圖更直觀更方便。另外養(yǎng)成在原理圖中做標注的習慣,把各部分電路在layout的時候要注意到的問題標注在原理圖上,對自己或者對別人都是一個很好的提醒。層次化原理圖,把不同功能不同模塊的電路分成不同的頁,這樣無論是讀圖還是以后重復使用都能明顯的減少工作量。使用成熟的設計總是要比設計新電路的風險小。每次看到把所有電路都放在一張圖紙上,一片密密麻麻的器件,腦袋就能大一圈。
重慶FPC軟板一個高明的CAD工程師需要做的是:如何綜合考慮各方意見,達到最佳結合點。以下為EDADOC專家根據(jù)個人在通訊產品PCB設計的多年經驗,專業(yè)FPC軟板所總結出來的層疊設計參考,與大家共享。 PCB層疊設計基本原則 CAD工程師在完成布局(或預布局)后,重點對本板的布線瓶徑處進行分析,再結合EDA軟件關于布線密度(PIN/RAT)的報告參數(shù)、綜合本板諸如差分線、敏感信號線、特殊拓撲結構等有特殊布線要求的信號數(shù)量、種類確定布線層數(shù);再根據(jù)單板的電源、地的種類、分布、有特殊布線需求的信號層數(shù),綜合單板的性能指標要求與成本承受能力,確定單板的電源、地的層數(shù)以及它們與信號層的相對排布位置。單板層的排布一般原則:A)與元件面相鄰的層為地平面,提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供回流平面;B)所有信號層盡可能與地平面相鄰(確保關鍵信號層與地平面相鄰);C)主電源盡可能與其對應地相鄰;D)盡量避免兩信號層直接相鄰;