1、如何選擇板材料?
對于選擇板材，必須在滿足設(shè)計(jì)需求和可量產(chǎn)性以及成本的中間取得平衡點(diǎn)。設(shè)計(jì)需求包含電氣和機(jī)構(gòu)這兩個(gè)部分。而通常在設(shè)計(jì)非常高速的板子(大于ghz的頻率)時(shí)，這材質(zhì)問題會比較重要。例如，現(xiàn)在常用的fr-4材質(zhì)中，在幾個(gè)ghz的頻率時(shí)的介質(zhì)損耗(dielectricloss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不適用。而就電氣來說，要注意介電常數(shù)(dielectricconstant)和介質(zhì)損在所設(shè)計(jì)的頻率是否合用。
2、如何避免高頻的干擾?
避免高頻干擾的基本思路為盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就所謂的串?dāng)_(crosstalk)。可用拉大高速信號以及模擬信號之間的距離，或者加groundguard/shunttraces在模擬信號旁邊。還必須注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。
3、在高速設(shè)計(jì)中，如何去解決信號的完整性問題?
信號完整性基本上為阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構(gòu)以及輸出阻抗(outputimpedance)，走線的特性阻抗，負(fù)載端的特性，走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式為靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。
4、那差分布線方式是如何實(shí)現(xiàn)的?
差分對的布線有兩點(diǎn)要注意的，一為兩條線的長度要盡量一樣長，二是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一是兩條線走在同一走線層(side-by-side)，二為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side(并排,并肩)實(shí)現(xiàn)的方式比較多。
5、對于只有一個(gè)輸出端的時(shí)鐘信號線，是如何實(shí)現(xiàn)差分布線的?
要用差分布線時(shí)，一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。故對只有一個(gè)輸出端的時(shí)鐘信號是無法使用差分布線的。
6、接收端差分線對之間可否加一匹配電阻?
接收端差分線對間的匹配電阻通常是會加的,其值應(yīng)該等于差分阻抗的值。這樣信號質(zhì)量才會好些。
7、為何差分對的布線要靠近并且平行?
對差分對的布線方式是要適當(dāng)?shù)目拷移叫?。所謂適當(dāng)?shù)目拷匆驗(yàn)檫@間距是會影響到差分阻抗(differentialimpedance)的值，而此值是設(shè)計(jì)差分對的重要參數(shù)。需要平行也是因?yàn)橐３植罘肿杩沟囊恢滦?。若兩線忽遠(yuǎn)忽近,差分阻抗就會不一致,就會影響信號完整性(signalintegrity)及時(shí)間延遲(timingdelay)。
8、如何處理實(shí)際布線中的一些理論沖突的問題
基本上,將模/數(shù)地分割隔離是對的。要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的地方(moat),還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returningcurrentpath)變太大。
晶振是模擬的正反饋振蕩電路,要有穩(wěn)定的振蕩信號,必須滿足loopgain與phase的規(guī)范,而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾,即使加groundguardtraces可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠(yuǎn),地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。所以,一定要將晶振和芯片的距離進(jìn)可能靠近。
確實(shí)高速布線與emi的要求有很多沖突。但基本原則是因emi所加的電阻電容或ferritebead,不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。所以,最好先用安排走線和pcb迭層的技巧來解決或減少emi的問題,如高速信號走內(nèi)層。最后才用電阻電容或ferritebead的方式,以降低對信號的傷害。
9、如何解決高速信號的手工布線和自動(dòng)布線之間的矛盾?
現(xiàn)在較強(qiáng)的布線軟件的自動(dòng)布線器大部分都有設(shè)定約束條件來控制繞線方式及過孔數(shù)目。各家eda公司的繞線引擎能力和約束條件的設(shè)定項(xiàng)目有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。例如,是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式,能否控制差分對的走線間距等。這會影響到自動(dòng)布線出來的走線方式是否能符合設(shè)計(jì)者的想法。另外,手動(dòng)調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對的關(guān)系。例如,走線的推擠能力,過孔的推擠能力,甚至走線對敷銅的推擠能力等等。所以,選擇一個(gè)繞線引擎能力強(qiáng)的布線器,才是解決之道。
10、關(guān)于testcoupon。
testcoupon是用來以tdr(timedomainreflectometer)測量所生產(chǎn)的pcb板的特性阻抗是否滿足設(shè)計(jì)需求。一般要控制的阻抗有單根線和差分對兩種情況。所以，testcoupon上的走線線寬和線距(有差分對時(shí))要與所要控制的線一樣。最重要的是測量時(shí)接地點(diǎn)的位置。為了減少接地引線(groundlead)的電感值，tdr探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信號的地方(probetip)，所以，testcoupon上量測信號的點(diǎn)跟接地點(diǎn)的距離和方式要符合所用的探棒。
11、在高速pcb設(shè)計(jì)中，信號層的空白區(qū)域可以敷銅，而多個(gè)信號層的敷銅在接地和接電源上應(yīng)如何分配?
一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。只是在高速信號線旁敷銅時(shí)要注意敷銅與信號線的距離，因?yàn)樗蟮你~會降低一點(diǎn)走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗，例如在dualstripline的結(jié)構(gòu)時(shí)。
12、是否可以把電源平面上面的信號線使用微帶線模型計(jì)算特性阻抗?電源和地平面之間的信號是否可以使用帶狀線模型計(jì)算?
是的，在計(jì)算特性阻抗時(shí)電源平面跟地平面都必須視為參考平面。例如四層板:頂層-電源層-地層-底層，這時(shí)頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。
13、在高密度印制板上通過軟件自動(dòng)產(chǎn)生測試點(diǎn)一般情況下能滿足大批量生產(chǎn)的測試要求嗎?
一般軟件自動(dòng)產(chǎn)生測試點(diǎn)是否滿足測試需求必須看對加測試點(diǎn)的規(guī)范是否符合測試機(jī)具的要求。另外，如果走線太密且加測試點(diǎn)的規(guī)范比較嚴(yán)，則有可能沒辦法自動(dòng)對每段線都加上測試點(diǎn)，當(dāng)然，需要手動(dòng)補(bǔ)齊所要測試的地方。
14、添加測試點(diǎn)會不會影響高速信號的質(zhì)量?
至于會不會影響信號質(zhì)量就要看加測試點(diǎn)的方式和信號到底多快而定?；旧贤饧拥臏y試點(diǎn)(不用在線既有的穿孔(viaordippin)當(dāng)測試點(diǎn))可能加在在線或是從在線拉一小段線出來。前者相當(dāng)于是加上一個(gè)很小的電容在在線，后者則是多了一段分支。這兩個(gè)情況都會對高速信號多多少少會有點(diǎn)影響，影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣變化率(edgerate)有關(guān)。影響大小可透過仿真得知。原則上測試點(diǎn)越小越好(當(dāng)然還要滿足測試機(jī)具的要求)分支越短越好。
15、若干pcb組成系統(tǒng)，各板之間的地線應(yīng)如何連接?
各個(gè)pcb板子相互連接之間的信號或電源在動(dòng)作時(shí)，例如a板子有電源或信號送到b板子，一定會有等量的電流從地層流回到a板子(此為kirchoffcurrentlaw)。這地層上的電流會找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個(gè)不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個(gè)電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調(diào)整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個(gè)地方走)，降低對其它較敏感信號的影響。
16、能介紹一些國外關(guān)于高速pcb設(shè)計(jì)的技術(shù)書籍和數(shù)據(jù)嗎?
現(xiàn)在高速數(shù)字電路的應(yīng)用有通信網(wǎng)路和計(jì)算器等相關(guān)領(lǐng)域。在通信網(wǎng)路方面，pcb板的工作頻率已達(dá)ghz上下，疊層數(shù)就我所知有到40層之多。計(jì)算器相關(guān)應(yīng)用也因?yàn)樾酒倪M(jìn)步，無論是一般的pc或服務(wù)器(server)，板子上的最高工作頻率也已經(jīng)達(dá)到400mhz(如rambus)以上。因應(yīng)這高速高密度走線需求，盲埋孔(blind/buriedvias)、mircrovias及build-up制程工藝的需求也漸漸越來越多。這些設(shè)計(jì)需求都有廠商可大量生產(chǎn)。
17、兩個(gè)常被參考的特性阻抗公式：
微帶線(microstrip)z={87/[sqrt(er+1.41)]}ln[5.98h/(0.8w+t)]其中，w為線寬，t為走線的銅皮厚度，h為走線到參考平面的距離，er是pcb板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectricconstant)。此公式必須在0.1<(w/h)<2.0及1<(er)<15的情況才能應(yīng)用。
帶狀線(stripline)z=[60/sqrt(er)]ln{4h/[0.67π(t+0.8w)]}其中，h為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在w/h<0.35及t/h<0.25的情況才能應(yīng)用。
18、差分信號線中間可否加地線?
差分信號中間一般是不能加地線。因?yàn)椴罘中盘柕膽?yīng)用原理最重要的一點(diǎn)便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如fluxcancellation，抗噪聲(noiseimmunity)能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應(yīng)。
19、剛?cè)岚逶O(shè)計(jì)是否需要專用設(shè)計(jì)軟件與規(guī)范?國內(nèi)何處可以承接該類電路板加工?
可以用一般設(shè)計(jì)pcb的軟件來設(shè)計(jì)柔性電路板(flexibleprintedcircuit)。一樣用gerber格式給fpc廠商生產(chǎn)。由于制造的工藝和一般pcb不同，各個(gè)廠商會依據(jù)他們的制造能力會對最小線寬、最小線距、最小孔徑(via)有其**。除此之外，可在柔性電路板的轉(zhuǎn)折處鋪些銅皮加以補(bǔ)強(qiáng)。至于生產(chǎn)的廠商可上網(wǎng)“fpc”當(dāng)關(guān)鍵詞查詢應(yīng)該可以找到。
20、適當(dāng)選擇pcb和外殼接地的點(diǎn)的原則為?
選擇pcb與外殼接地點(diǎn)選擇的原則，即是利用chassisground提供低阻抗的路徑給回流電流(returningcurrent)和控制此回流電流的路徑。比如，通常在高頻器件或者時(shí)鐘產(chǎn)生器的附近，可以借固定用的螺絲將pcb的地層和chassisground做連接，來盡量減小整個(gè)電流回路的面積，也就是減少電磁輻射。