pcn設計問題集第Y部分從pcb如何選材到運用等一系列問題進行總結。1、如何選擇PCB板材?選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構這兩部分。通常在設計非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時這材質問題會比較重要。例如，現在常用的FR-4材質，在幾個GHz的頻率時的介質損耗(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(dielectric constant)和介質損在所設計的頻率是否合用。2、如何避免高頻干擾?避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)?？捎美蟾咚傩盘柡湍M信號之間的距離，或加ground guard/shunt traces在模擬信號旁邊。還要注意數字地對模擬地的噪聲干擾。3、在高速設計中，如何解決信號的完整性問題?信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構等。解決的方式是靠端接(termination)與調整走線的拓樸。

江蘇廠家線路板貼片從IC芯片的發展及封裝形式來看，芯片體積越來越小、引腳數越來越多;同時，由于近年來IC工藝的發展，使得其速度也越來越高。線路板貼片生產商這就帶來了一個問題，即電子設計的體積減小導致電路的布局布線密度變大，而同時信號的頻率還在提高，從而使得如何處理高速信號問題成為一個設計能否成功的關鍵因素。隨著電子系統中邏輯復雜度和時鐘頻率的迅速提高，信號邊沿不斷變陡，印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統電氣性能的影響也越發重要。對于低頻設計，線跡互連和板層的影響可以不考慮，但當頻率超過50 MHz時，互連關系必須考慮，而在*定系統性能時還必須考慮印刷電路板板材的電參數。因此，高速系統的設計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串擾、傳輸線效應等信號完整性(Signal Integrity，SI)問題。當硬件工作頻率增高后，每一根布線網絡上的傳輸線都可能成為發射天線，對其他電子設備產生電磁輻射或與其他設備相互干擾，從而使硬件時序邏輯產生混亂。電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)的標準提出了解決硬件實際布線網絡可能產生的電磁輻射干擾以及本身抵抗外部電磁干擾的基本要求。1 高速數字電路設計的幾個基本概念在高速數字電路中，由于串擾、反射、過沖、振蕩、地彈、偏移等信號完整性問題，本來在低速電路中無需考慮的因素在這里就顯得格外重要;另外，隨著現有電氣系統耦合結構越來越復雜，電磁兼容性也變成了一個不能不考慮的問題。要解決高速電路設計的問題，首先需要真正明白高速信號的概念。高速不是就頻率的高低來說的，而是由信號的邊沿速度決定的，一般認為上升時間小于4倍信號傳輸延遲時可視為高速信號。即使在工作頻率不高的系統中，也會出現信號完整性的問題。這是由于隨著集成電路工藝的提高，所用器件I/O端口的信號邊沿比以前更陡更快，因此在工作時鐘不高的情況下也屬于高速器件，隨之帶來了信號完整性的種種問題。

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。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，很有可能就會出現一個區域元件過密，而另外一個區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。

一、PCB沉金采用的是化學沉積的方法，通過化學氧化還原反應的方法生成一層鍍層，一般厚度較厚，是化學鎳金金層沉積方法的一種，可以達到較厚的金層。二、PCB鍍金采用的是電解的原理，也叫電鍍方式。其他金屬表面處理也多數采用的是電鍍方式。在實際產品應用中，90%的金板是沉金板，因為鍍金板焊接性差是他的致命缺點，也是導致很多公司放棄鍍金工藝的直接原因!沉金工藝在印制線路表面上沉積顏色穩定，光亮度好，鍍層平整，可焊性良好的鎳金鍍層?；究煞譃樗膫€階段：前處理(除油，微蝕，活化、后浸)，沉鎳，沉金，后處理(廢金水洗，DI水洗，烘干)。沉金厚度在0.025-0.1um間。金應用于電路板表面處理，因為金的導電性強，抗氧化性好，壽命長，而鍍金板與沉金板最根本的區別在于，鍍金是硬金(耐磨)，沉金是軟金(不耐磨)。1、沉金與鍍金所形成的晶體結構不一樣，沉金對于金的厚度比鍍金要厚很多，沉金會呈金黃色，較鍍金來說更黃(這是區分鍍金和沉金的方法之一)，鍍金的會稍微發白(鎳的顏色)。2、沉金與鍍金所形成的晶體結構不一樣，沉金相對鍍金來說更容易焊接，不會造成焊接不良。沉金板的應力更易控制，對有邦定的產品而言，更有利于邦定的加工。同時也正因為沉金比鍍金軟，所以沉金板做金手指不耐磨(沉金板的缺點)。3、PCB沉金板只有焊盤上有鎳金，趨膚效應中信號的傳輸是在銅層不會對信號有影響。4、沉金較鍍金來說晶體結構更致密，不易產成氧化。5、隨著電路板加工精度要求越來越高，線寬、間距已經到了0.1mm以下。鍍金則容易產生金絲短路。沉金板只有焊盤上有鎳金，所以不容易產成金絲短路。

隨著PCB設計復雜度的逐步提高，對于信號完整性的分析除了反射，串擾以及EMI之外，穩定可靠的電源供應也成為設計者們重點研究的方向之一。尤其當開關器件數目不斷增加，核心電壓不斷減小的時候，電源的波動往往會給系統帶來致命的影響，于是人們提出了新的名詞：電源完整性，簡稱PI(powerintegrity)。當今國際市場上，IC設計比較發達，但電源完整性設計還是一個薄弱的環節。因此本文提出了PCB板中電源完整性問題的產生，分析了影響電源完整性的因素并提出了解決PCB板中電源完整性問題的優化方法與經驗設計，具有較強的理論分析與實際工程應用價值。二、電源噪聲的起因及分析對于電源噪聲的起因我們通過一個與非門電路圖進行分析。圖1中的電路圖為一個三輸入與非門的結構圖，因為與非門屬于數字器件，它是通過“1”和“0”電平的切換來工作的。隨著IC技術的不斷提高，數字器件的切換速度也越來越快，這就引進了更多的高頻分量，同時回路中的電感在高頻下就很容易引起電源波動。如在圖1中，當與非門輸入全為高電平時，電路中的三極管導通，電路瞬間短路，電源向電容充電，同時流入地線。此時由于電源線和地線上存在寄生電感，我們由公式V=LdI/dt可知，這將在電源線和地線上產生電壓波動，如圖2中所示的電平上升沿所引入的ΔI噪聲。當與非門輸入為低電平時，此時電容放電，將在地線上產生較大的ΔI噪聲;而電源此時只有電路的瞬間短路所引起的電流突變，由于不存在向電容充電而使電流突變相對于上升沿來說要小。從對與非門的電路進行分析我們知道，造成電源不穩定的根源主要在于兩個方面：一是器件高速開關狀態下，瞬態的交變電流過大;