PCB設計技巧問答題(doc 23頁)

PCB設計技巧問答題內容提要：
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(大於 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(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、如何避免高頻幹擾？
避免高頻幹擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的幹擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，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幹擾。
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。
4、差分布線方式是如何實現的？
差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(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，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者 side-by-side 實現的方式較多。
5、對於隻有一個輸出端的時鍾信號線，如何實現差分布線？
要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對隻有一個輸出端的時鍾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會加, 其值應等於差分阻抗的值。這樣信號品質會好些。
7、為何差分對的布線要靠近且平行？
對差分對的布線方式應該要適當的靠近且平行。所謂適當的靠近是因為這間距會影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是設計差分對的重要參數。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性(signal integrity)及時間延遲(timing delay)。
8、如何處理實際布線中的一些理論衝突的問題
基本上, 將模/數地分割隔離是對的。 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(returning current path)變太大。
晶振是模擬的正反饋振蕩電路, 要有穩定的振蕩信號, 必須滿足loop gain 與 phase 的規範, 而這模擬信號的振蕩規範很容易受到幹擾, 即使加 ground guard traces 可能也無法完全隔離幹擾。 而且離的太遠,地平麵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可能靠近。
確實高速布線與 EMI 的要求有很多衝突。但基本原則是因 EMI 所加的電阻電容或 ferrite bead, 不能造成信號的一些電氣特性不符合規範。 所以, 最好先用安排走線和 PCB 疊層的技巧來解決或減少 EMI的問題, 如高速信號走內層。 最後才用電阻電容或 ferrite bead 的方式, 以降低對信號的傷害。
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