福建开发线路板印制随着PCB设计复杂度的逐步提高，对于信号完整性的分析除了反射，串扰以及EMI之外，开发线路板印制稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。尤其当开关器件数目不断增加，核心电压不断减小的时候，电源的波动往往会给系统带来致命的影响，于是人们提出了新的名词：电源完整性，简称PI(powerintegrity)。当今国际市场上，IC设计比较发达，但电源完整性设计还是一个薄弱的环节。因此本文提出了PCB板中电源完整性问题的产生，分析了影响电源完整性的因素并提出了解决PCB板中电源完整性问题的优化方法与经验设计，具有较强的理论分析与实际工程应用价值。二、电源噪声的起因及分析对于电源噪声的起因我们通过一个与非门电路图进行分析。图1中的电路图为一个三输入与非门的结构图，因为与非门属于数字器件，它是通过“1”和“0”电平的切换来工作的。随着IC技术的不断提高，数字器件的切换速度也越来越快，这就引进了更多的高频分量，同时回路中的电感在高频下就很容易引起电源波动。如在图1中，当与非门输入全为高电平时，电路中的三极管导通，电路瞬间短路，电源向电容充电，同时流入地线。此时由于电源线和地线上存在寄生电感，我们由公式V=LdI/dt可知，这将在电源线和地线上产生电压波动，如图2中所示的电平上升沿所引入的ΔI噪声。当与非门输入为低电平时，此时电容放电，将在地线上产生较大的ΔI噪声;而电源此时只有电路的瞬间短路所引起的电流突变，由于不存在向电容充电而使电流突变相对于上升沿来说要小。从对与非门的电路进行分析我们知道，造成电源不稳定的根源主要在于两个方面：一是器件高速开关状态下，瞬态的交变电流过大;

高速数字PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内,保证系统在同一周期内读取的数据的有效性(延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据),一般要求延迟差不超过1/4时钟周期,单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽,线长,铜厚,板层结构有关,但线过长会增大分布电容和分布电感,使信号质量,所以时钟IC引脚一般都接RC端接,但蛇形走线并非起电感的作用,相反的,电感会使信号中的上升元中的高次谐波相移,造成信号质量恶化,所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍,信号的上升时间越小就越易受分布电容和分布电感的影响.因为应用场合不同具不同的作用,如果蛇形走线在电脑板中出现，其主要起到一个滤波电感的作用，提高电路的抗干扰能力，电脑主机板中的蛇形走线，主要用在一些时钟信号中，如CIClk,AGPClk，它的作用有两点：1、阻抗匹配 2、滤波电感。对一些重要信号，如INTEL HUB架构中的HUBLink,一共13根，跑233MHz，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患，绕线是解决办法。一般来讲，蛇形走线的线距>=2倍的线宽。PCI板上的蛇行线就是为了适应PCI 33MHzClock的线长要求。若在一般普通PCB板中，是一个分布参数的 LC滤波器，还可作为收音机天线的电感线圈，短而窄的蛇形走线可做保险丝等等.

一个高明的CAD工程师需要做的是：如何综合考虑各方意见，达到最佳结合点。以下为EDADOC专家根据个人在通讯产品PCB设计的多年经验，所总结出来的层叠设计参考，与大家共享。 PCB层叠设计基本原则 CAD工程师在完成布局(或预布局)后，重点对本板的布线瓶径处进行分析，再结合EDA软件关于布线密度(PIN/RAT)的报告参数、综合本板诸如差分线、敏感信号线、特殊拓扑结构等有特殊布线要求的信号数量、种类确定布线层数;再根据单板的电源、地的种类、分布、有特殊布线需求的信号层数，综合单板的性能指标要求与成本承受能力，确定单板的电源、地的层数以及它们与信号层的相对排布位置。单板层的排布一般原则：A)与元件面相邻的层为地平面，提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供回流平面;B)所有信号层尽可能与地平面相邻(确保关键信号层与地平面相邻);C)主电源尽可能与其对应地相邻;D)尽量避免两信号层直接相邻;

在基于信号完整性计算机分析的PCB设计方法中，最为核心的部分就是PCB板级信号完整性模型的建立，这是与传统的设计方法的区别之处。SI模型的正确性将决定设计的正确性，而SI模型的可建立性则决定了这种设计方法的可行性。目前构成器件模型的方法有两种：一种是从元器件的电学工作特性出发，把元器件看成‘黑盒子’，测量其端口的电气特性，提取器件模型，而不涉及器件的工作原理，称为行为级模型。这种模型的代表是IBIS模型和S参数。其优点是建模和使用简单方便，节约资源，适用范围广泛，特别是在高频、非线性、大功率的情况下行为级模型是一个选择。缺点是精度较差，一致性不能保证，受测试技术和精度的影响。另一种是以元器件的工作原理为基础，从元器件的数学方程式出发，得到的器件模型及模型参数与器件的物理工作原理有密切的关系。SPICE 模型是这种模型中应用最广泛的一种。其优点是精度较高，特别是随着建模手段的发展和半导体工艺的进步和规范，人们已可以在多种级别上提供这种模型，满足不同的精度需要。缺点是模型复杂，计算时间长。一般驱动器和接收器的模型由器件厂商提供，传输线的模型通常从场分析器中提取，封装和连接器的模型即可以由场分析器提取，又可以由制造厂商提供。在电子设计中已经有多种可以用于PCB板级信号完整性分析的模型，其中最为常用的有三种，分别是SPICE、IBIS和Verilog-AMS、VHDL-AMS。

1. 如果是人工焊接，要养成好的习惯，首先，焊接前要目视检查一遍PCB板，并用万用表检查关键电路(特别是电源与地)是否短路;其次，每次焊接完一个芯片就用万用表测一下电源和地是否短路;此外，焊接时不要乱甩烙铁，如果把焊锡甩到芯片的焊脚上(特别是表贴元件)，就不容易查到。2. 在计算机上打开PCB图，点亮短路的网络，看什么地方离的最近，最容易被连到一块。特别要注意IC内部短路。3. 发现有短路现象。拿一块板来割线(特别适合单/双层板),割线后将每部分功能块分别通电,一部分一部分排除。4. 使用短路定位分析仪，如：新加坡PROTEQ CB2000短路追踪仪，香港灵智科技QT50短路追踪仪，英国POLAR ToneOhm950多层板路短路探测仪等等。5. 如果有BGA芯片，由于所有焊点被芯片覆盖看不见，而且又是多层板(4层以上)，因此最好在设计时将每个芯片的电源分割开，用磁珠或0欧电阻连接，这样出现电源与地短路时，断开磁珠检测，很容易定位到某一芯片。由于BGA的焊接难度大，如果不是机器自动焊接，稍不注意就会把相邻的电源与地两个焊球短路。

1.寄生电容过孔本身存在着对地或电源的寄生电容，如果已知过孔在内层上的隔离孔直径为D2;过孔焊盘的直径为D1;PCB的厚度为T;板基材的相对介电常数为ε;过孔的寄生电容延Κ了电路中信号的上升时问，降低了电路的速度。如果一块厚度为25mil的PCB，使用内径为10mil，焊盘直径为20mil的过孔，内层电气间隙宽度为32mil时，可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致为0.259 pF。如果走线的特性阻抗为30Ω,则该寄生电容引起的信号上升时间延长量。系数1/2是因为过孔在走线的中途。从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升沿变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。2.寄生电感过孔还具有与其高度和直径直接相关的串联寄生电感。若九是过孔的高度;d是中心钻孔的直径;则过孔的寄生电感L近似为在高速数字电路的设计中，寄生电感带来的危害超过寄生电容的影响。过孔的寄生串联电感会削弱旁路电容在电源或地平面滤除噪声的作用，减弱整个电源系统的滤波效用c因此旁路和去耦电容的过孔应该尽可能短，以使其电感值最小。通过上面对过孔寄生特性的分析，为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在进行高速PCB设计时应尽量做到：· 尽量减少过孔，尤其是时钟信号走线;· 使用较薄的PCB有利于减小过孔的两种寄生参数;· 过孔阻抗应该尽可能与其连接的走线的阻抗相匹配，以便减小信号的反射;