📄 21ic 确保信号完整性的电路板设计准则.htm
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<TD align=middle height=15>文章作者：新闻管理员<BR>文章类型：设计应用
文章加入时间：2004年3月14日22:39</TD></TR>
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<P> 信号完整性 (SI) 问题解决得越早，设计的效率就越高，从而可避免在电路板设计完成之后才增加端接器件。 SI
设计规划的工具和资源不少，本文探索信号完整性的核心议题以及解决 SI 问题的几种方法，在此忽略设计过程的技术细节。 </P>
<P> 1 、 SI 问题的提出 </P>
<P> 随着 IC 输出开关速度的提高，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。即使过去你没有遇到 SI
问题，但是随着电路工作频率的提高，今后一定会遇到信号完整性问题。 </P>
<P> 信号完整性问题主要指信号的过冲和阻尼振荡现象，它们主要是 IC
驱动幅度和跳变时间的函数。也就是说，即使布线拓扑结构没有变化，只要芯片速度变得足够快，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。我们用两个实例来说明信号完整性设计是不可避免的。
</P>
<P> 实例之一︰在通信领域，前沿的电信公司正为语音和数据交换生产高速电路板 ( 高于 500MHz)
，此时成本并不特别重要，因而可以尽量采用多层板。这样的电路板可以实现充分接地并容易构成电源回路，也可以根据需要采用大量离散的端接器件，但是设计必须正确，不能处于临界状态。
</P>
<P> SI 和 EMC
专家在布线之前要进行仿真和计算，然后，电路板设计就可以遵循一系列非常严格的设计规则，在有疑问的地方，可以增加端接器件，从而获得尽可能多的
SI 安全裕量。电路板实际工作过程中，总会出现一些问题，为此，通过采用可控阻抗端接线，可以避免出现 SI
问题。简而言之，超标准设计可以解决 SI 问题。 </P>
<P> 实例之二︰从成本上考虑，电路板通常限制在四层以内 ( 里面两层分别是电源层和接地层 )
。这极大限制了阻抗控制的作用。此外，布线层少将加剧串扰，同时信号线间距还必须最小以布放更多的印制线。另一方面，设计工程师必须采用最新和最好的
CPU 、内存和视频总线设计，这些设计就必须考虑 SI 问题。 </P>
<P> 关于布线、拓扑结构和端接方式，工程师通常可以从 CPU
制造商那里获得大量建议，然而，这些设计指南还有必要与制造过程结合起来。在很大程度上，电路板设计师的工作比电信设计师的工作要困难，因为增加阻抗控制和端接器件的空间很小。此时要充分研究并解决那些不完整的信号，同时确保产品的设计期限。
</P>
<P> 下面介绍设计过程通用的 SI 设计准则。 </P>
<P> 2 、设计前的准备工作 </P>
<P> 在设计开始之前，必须先行思考并确定设计策略，这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择和电路板生产成本控制等工作。就 SI
而言，要预先进行调研以形成规划或者设计准则，从而确保设计结果不出现明显的 SI 问题、串扰或者时序问题。有些设计准则可以由 IC
制造商提供，然而，芯片供货商提供的准则 ( 或者你自己设计的准则 ) 存在一定的局限性，按照这样的准则可能根本设计不了满足 SI
要求的电路板。如果设计规则很容易，也就不需要设计工程师了。 </P>
<P> 在实际布线之前，首先要解决下列问题，在多数情况下，这些问题会影响你正在设计 ( 或者正在考虑设计 )
的电路板，如果电路板的数量很大，这项工作就是有价值的。 </P>
<P> 3 、电路板的层叠 </P>
<P> 某些项目组对 PCB
层数的确定有很大的自主权，而另外一些项目组却没有这种自主权，因此，了解你所处的位置很重要。与制造和成本分析工程师交流可以确定电路板的层叠误差，这时还是发现电路板制造公差的良机。比如，如果你指定某一层是
50 Ω阻抗控制，制造商怎样测量并确保这个数值呢？ </P>
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