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【E问E答】高速PCB规划入门概念问答集

要做高速的PCB设计,首先必须明白下面的一些基本概念,这是基础。1、什么是电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)?(ElectromagneticInterference),有传导干扰和

  要做高速的 PCB 规划,首要有必要理解下面的一些基本概念,这是根底。

  1、什么是电磁搅扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)?

  (Electromagnetic Interference),有传导搅扰和辐射搅扰两种。 传导搅扰是指经过导电介质把一个电网络上的信号耦合(搅扰)到另一个电网络。辐射搅扰是指搅扰源经过空间把其信号耦合(搅扰)到另一个电网络。在高速 PCB 及体系规划中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都或许成为具有天线特性的辐射搅扰源,能发射电磁波并影响其他体系或本体系内其他子体系的正常作业。自从电子体系降噪技能在70 时代中期呈现以来,首要因为美国联邦通讯委员会在 1990年和欧盟在 1992 提出了对商业数码产品的有关规章,这些规章要求各个公司保证它们的产品契合严厉的磁化系数和发射原则。契合这些规章的产品称为具有电磁兼容性 EMC(Electromagnetic Compatibility)。

  2、什么是信号完好性(signal integrity)?

  信号完好性是指信号在信号线上的质量。信 号具有杰出的信号完好性是指当在需求的时分,具有所必需抵达的电压电平数值。差的信号完好性不是由某一单一要素导致的,而是板级规划中多种要素一起引起的。首要的信号完好性问题包含反射、振动、地弹、串扰等。

  常见信号完好性问题及解决方法

  3、什么是反射(reflection)?

  反射便是在传输线上的回波。信号功率(电压和电流)的一部分传输到线上并抵达负载处,可是有一部分被反射了。假如源端与负载端具有相同的阻抗,反射就不会产生了。源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射,负载将一部分电压反射回源端。假如负载阻抗小于源阻抗,反射电压为负,反之,假如负载阻抗大于源阻抗,反射电压为正。布线的几许形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不接连等要素的改动均会导致此类反射。

  4、什么是串扰(crosstalk)?

  串扰是两条信号线之间的耦合,信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。容性耦合引发耦合电流,而理性耦合引发耦合电压。PCB 板层的参数、信号线距离、驱动端和接纳端的电气特性及线端接方法对串扰都有必定的影响。

  5、什么是过冲(overshoot)和下冲(undershoot)?

  过冲便是第一个峰值或谷值超越设定电压——关于上升沿是指最高电压而关于下降沿是指最低电压。下冲是指下一个谷值或峰值。

  过火的过冲可以引起维护二极管作业,导致过早地失效。过火的下冲可以引起假的时钟或数据过错(误操作)。

  6、什么是振动(ringing)和 盘绕振动(rounding)?

  振动的现象是重复呈现过冲和下冲。信 号的振动和盘绕振动由线上过度的电感和电容引起,振动归于欠阻尼状况而盘绕振动归于过阻尼状况。信号完好性问题一般产生在周期信号中,如时钟等,振动和盘绕振动同反射相同也是由多种要素引起的,振动可以经过恰当的端接予以减小,可是不或许彻底消除。

  7、什么是地电平面反弹噪声和回流噪声?

  在电路中有大的电流涌动时会引起地平面反弹噪声(简称为地弹),如很多芯片的输出一起敞开时,将 有一个较大的瞬态电流在芯片与板的电源平面流过,芯片封装与电源平面的电感和电阻会引发电源噪声,这样会在真实的地平面(0V)上产生电压的动摇和改动,这个噪声会影响其它元器材的动作。负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、一起开关器材数目的添加均会导致地弹的增大。因为地电平面(包含电源和地)切割,例如地层被切割为数字地、模仿地、屏蔽地等,当数字信号走到模仿地线区域时,就会产生地平面回流噪声。相同电源层也或许会被切割为2.5V,3.3V,5V 等。所以在多电压 PCB 规划中,地电平面的反弹噪声和回流噪声需求特别关怀。

  8、在时域(time domain)和频域(frequency domain)之间有什么不同?

  时域(time domain)是以时刻为基准的电压或电流的改动的进程,可以用示波器观察到。它一般用于找出管脚到管脚的延时(delays)、偏移(skew)、过冲(overshoot)、下冲(undershoot)以及树立时刻(settling times)。频域(frequency domain)是以频率为基准的电压或电流的改动的进程,可以用频谱分析仪观察到。它一般用于波形与FCC 和其它 EMI 操控约束之间的比较。

  9、什么是阻抗(impedance)?

  阻抗是传输线上输入电压对输入电流的比率值(Z0=V/I)。当一个源送出一个信号到线上,它 将阻止它驱动,直 到 2*TD时,源 并没有看到它的改动,在 这儿 TD 是线的延时(delay)。

  10、什么是树立时刻(settling time)?

  树立时刻便是关于一个振动的信号安稳到指定的最终值所需求的时刻。

  11、什么是管脚到管脚(pin-to-pin)的延时(delay)?

  管脚到管脚延时是指在驱动器端状况的改动到接纳器端状况的改动之间的时刻。这 些改动一般产生在给定电压的 50%,最小延时产生在当输出第一个跳过给定的阈值(threshold),最大延时产生在当输出最终一个跳过电压阈值(threshold) ,丈量所有这些状况。

  12、什么是偏移(skew)?

  信号的偏移是关于同一个网络抵达不同的接纳器端之间的时刻误差。偏 移还被用于在逻辑门上时钟和数据抵达的时刻误差。

  13、什么是斜率(slew rate)?

  Slew rate 便是边缘斜率(一个信号的电压有关的时刻改动的比率)。I/O 的技能规范(如 PCI)状况在两个电压之间,这便是斜率(slew rate),它是可以丈量的。

  14、什么是静态线(quiescent line)?

  在当时的时钟周期内它不呈现切换。别的也被称为 stuck-at 线或 static 线。串扰(Crosstalk)可以引起一个静态线在时钟周期内呈现切换。

  15、什么是假时钟(false clocking)?

  假时钟是指时钟跳过阈值(threshold)无意识地改动了状况(有时在 VIL 或 VIH 之间)。一般因为过火的下冲(undershoot)或串扰(crosstalk)引起。

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