基础电路设计(9)高速数字电路板设计技术探索
从零开始学电路设计技术
![从零开始学电路设计技术](https://img.taocdn.com/s3/m/024db939178884868762caaedd3383c4bb4cb4c4.png)
从零开始学电路设计技术简介电路设计技术是现代电子领域的核心技能之一。
无论是从事电子产品设计、电路板布局还是系统集成,电路设计都是不可或缺的基础知识。
本文档将从零开始介绍电路设计技术的基本概念、方法和实践,帮助初学者快速入门。
电路设计基础知识在研究电路设计技术之前,我们需要掌握一些基础知识:电子元器件了解各种电子元器件的基本特性对于电路设计至关重要。
常见的电子元器件包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
通过研究它们的特性和应用,我们可以更好地理解电路的工作原理。
电路理论电路理论是电路设计的基础。
掌握欧姆定律、基尔霍夫定律、诺顿定理等基本理论可以帮助我们分析和解决电路中的问题。
此外,掌握数字电路和模拟电路的基本概念和差异也是必要的。
工具和软件电路设计常用的工具和软件可以帮助我们完成电路设计和仿真。
其中,常见的工具包括示波器、万用表、函数信号发生器等。
而软件方面,LTspice、Eagle、Altium Designer等是常见的电路设计软件,它们提供了方便快捷的设计和仿真环境。
电路设计流程了解电路设计的基本流程可以帮助我们更加高效地进行设计工作。
下面是一个典型的电路设计流程:1. 明确需求:了解设计需求和目标,包括功能、性能等方面的要求。
2. 电路设计原理:通过理论知识和先前的经验选择合适的电路拓扑结构和元器件。
3. 电路分析和仿真:使用电路设计软件进行电路分析和仿真,验证电路的性能和功能。
4. 电路布局和布线:将电路设计转化为电路板上的实际布局和布线。
要考虑信号完整性、电磁兼容性等因素。
5. 电路板制造和组装:将电路板和元器件制造和组装成最终的实物。
6. 测试和调试:对制作好的电路进行测试和调试,保证其在实际使用中的正常工作。
7. 优化和改进:根据测试和调试的结果,对电路进行优化和改进,提高性能和稳定性。
研究资源和实践机会要提高电路设计技术,除了系统研究,还需要实践和积累经验。
以下是一些研究资源和实践机会的推荐:1. 研究资源:查阅相关的电路设计教材、参加在线课程和培训,了解最新的电路设计技术动态。
电路设计的原理和实践
![电路设计的原理和实践](https://img.taocdn.com/s3/m/bbef1ea5dbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76e03.png)
电路设计的原理和实践电路设计是现代电子技术的基础,是实现各种电子设备功能的重要环节。
电路设计需要从原理和实践两个角度进行思考和探讨。
一、原理电路设计的原理是电子学的基础,需要掌握电路理论知识和实际应用技能。
在电路设计中,需要考虑以下几个方面的原理:1.基本电路理论电路的基本理论包括欧姆定律、基尔霍夫定律、红外线定理、电动势定理等,这些定理是电路设计中不可或缺的重要基础。
掌握基础电路理论可以帮助工程师更好地理解电路的行为和特性。
2.半导体器件原理半导体器件是电路设计过程中最重要的器件之一,包括二极管、晶体管、场效应管等。
通过掌握半导体器件的原理,可以更好地理解并优化电路的性能和特性。
3.信号处理原理在电路设计中,信号处理和传输是至关重要的环节。
例如,信号放大、滤波、抑制和调制等计算机处理技术是现代电子技术中最重要的技术之一。
这些技术需要掌握信号处理的原理和技能。
4.模拟和数字电路设计原理模拟和数字电路设计是电路设计工程师需要具备的重要技能之一。
模拟电路设计更关注电压、电流、频率等连续变量,数字电路设计更关注数字信号的处理和转换。
电路设计师需要掌握电路设计的模拟和数字两种设计思路。
二、实践电路设计的实践是将原理转化为实际应用技能的过程。
电路设计的实践需要掌握相关的计算机工具和仪器设备。
1.计算机工具电路设计需要使用一些电路仿真软件,例如PSpice、Multisim 等。
这些软件可以用于电路的仿真分析和测试,帮助工程师更好地优化电路性能。
2.仪器设备电路设计需要使用各种仪器设备,例如示波器、函数发生器、信号发生器等。
使用这些仪器可以对电路进行模拟测试和实际测试,保障电路的功能和性能。
3.实际应用技能电路设计需要一定的实际应用技能,例如焊接和电路板设计等。
焊接技术可以使电路工程师更好地实现电路设计并保证电路连接稳定可靠,电路板设计可以保证电路设计的实际要求。
三、总结电路设计是电子技术的核心技术之一,需要工程师掌握电子学的基本原理和相关的实际应用技能。
数字电路实训课程学习总结探索数字电路设计与逻辑分析技术
![数字电路实训课程学习总结探索数字电路设计与逻辑分析技术](https://img.taocdn.com/s3/m/f74fb9b44793daef5ef7ba0d4a7302768f996f7d.png)
数字电路实训课程学习总结探索数字电路设计与逻辑分析技术数字电路是现代电子技术的基础,广泛应用于计算机、通信、控制等领域。
数字电路实训课程的学习是培养学生掌握数字电路设计和逻辑分析技术的重要环节。
通过这门课程的学习,我深刻理解了数字电路的基本原理和设计方法,并通过实践掌握了数字电路的实际应用。
在数字电路实训课程中,我首先学习了数字电路的基本元件和逻辑门电路的构成。
经过课堂授课和实验训练,我熟悉了与数字电路相关的基本概念,例如布尔代数、逻辑函数和逻辑设计方法。
我们通过使用数字电路实验箱,搭建了简单的逻辑门电路,如与门、或门、非门等。
这些实验帮助我进一步理解数字电路的运作方式和逻辑规则。
在深入理解逻辑门电路的基础上,我开始进行更复杂的数字电路设计。
课程中我们介绍了常见的数字电路,如加法器、减法器、多路选择器和触发器等。
通过对这些电路的学习和实践,我逐渐掌握了数字电路的设计方法和布线技巧。
我学会了使用原理图进行电路设计,通过正、负逻辑推导出所需的逻辑表达式,并最终搭建出相应的电路。
这一过程对我的逻辑思维和实际操作能力都是一次极为宝贵的锻炼。
除了数字电路的设计,我还学习了数字电路的逻辑分析技术。
在实验中,我们使用数字逻辑分析仪对电路进行观测和测试。
通过逻辑分析仪的采样和解码功能,我们可以准确地分析数字电路的输入输出关系、时序关系和工作状态。
逻辑分析技术的运用,更加深入了我的对数字电路运行原理的理解,并帮助我排除了一些设计中的问题和故障。
在数字电路实训课程中,我不仅获得了专业知识的丰富和实践技能的提升,还培养了团队合作和解决问题的能力。
在课程的实验项目中,我们常常需要与同学们合作完成一系列的实验任务。
通过共同探讨、相互协作,我们能够快速解决问题并达到预期的实验效果。
这些团队合作的经验对于未来工作中的协作能力和沟通能力的培养至关重要。
数字电路实训课程的学习让我对数字电路的设计与逻辑分析技术有了更深入的了解。
通过课堂学习、实验设计和实践操作,我巩固了理论知识,增强了动手能力,并且培养了分析和解决问题的能力。
超高速数字电路设计与优化
![超高速数字电路设计与优化](https://img.taocdn.com/s3/m/a8b74ab76429647d27284b73f242336c1eb930ab.png)
超高速数字电路设计与优化随着计算机技术不断发展,数字电路已经成为现代电子系统中的核心组成部分,在各种数字处理和通信系统中得到广泛应用。
超高速数字电路是指工作速度在千兆赫到数千兆赫级别的数字电路。
在这样的高速电路中,时序设计和电路优化变得尤其重要,因为它们对电路性能的影响会更加显著。
本文将探讨超高速数字电路的设计和优化。
a. 时序设计时序设计是超高速数字电路设计的重要组成部分。
与普通数字电路的时钟周期相比,超高速数字电路要求时钟信号的频率更高,时钟周期更短,以保证数字信号的处理速度。
在时序设计中,需要考虑以下因素:1) 时钟分频及同步电路设计分频电路是超高速数字电路的常用设计技术。
分频电路可以将高频时钟信号转换为低频时钟信号,用于控制电路的不同模块和时间序列。
在实现电路分频的同时,还需要考虑同步设计,确保各个部分的时序一致性。
2) 时序约束时序约束是指电路处理数字数据时,输入和输出信号之间的时间差。
超高速数字电路对时序约束的要求更严格,需要考虑各电路模块之间的传输时间、时钟延迟等因素。
合理的时序约束可以提高电路运行速度和可靠性。
b. 电路优化在超高速数字电路设计中,电路优化是提高电路性能的重要途径。
电路优化可以使电路结构更紧凑,减小时延和功耗,提升电路的响应速度和稳定性。
电路优化主要涉及以下方面:1) 电路结构的优化优化电路结构可以使电路模块更紧凑,减小时延和功耗。
常用的优化方法包括并行结构设计和级联结构设计。
并行结构设计可以将电路多个组成部分并联,实现快速运算;级联结构设计可以增强电路稳定性和运行速度。
2)布局优化和地线设计布局优化和地线设计是减小电路时延和抑制噪声的重要手段。
优化布局可以将电路模块更加紧密地分布在电路板上,减小信号传输时间;合理的地线设计可以减小传输线的阻抗和噪声,提高电路信噪比。
3)功耗优化功耗优化是提高电路能效的手段。
在超高速数字电路设计中,功耗的大小会影响电路温度和电路的稳定性。
基础电子电路设计范例
![基础电子电路设计范例](https://img.taocdn.com/s3/m/fb37b72b571252d380eb6294dd88d0d232d43c4e.png)
基础电子电路设计范例引言在现代社会中,电子电路已经成为了各行各业中不可或缺的一部分。
电子电路是指由电子元器件(如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等)组成的电路系统,通过不同的连接方式和元器件参数来实现特定的功能。
电子电路设计是电子工程领域的核心内容之一,设计一个高性能、高可靠性的电子电路是工程师们日常工作中的重要任务。
本文将介绍一些基础的电子电路设计范例,包括常见的模拟电路和数字电路。
通过这些范例,读者可以了解到电子电路设计的基本原理和方法,并能够应用于实际的项目中。
一、模拟电路设计范例H1:放大器电路设计放大器是模拟电路中最常见的电路之一,用于放大输入信号的幅度。
常见的放大器电路有运放放大器和离散元件放大器。
H2:运放放大器设计运放是一种非常重要的电子元器件,被广泛应用于各种电子设备中。
设计一个运放放大器的基本步骤如下:1.确定放大器的放大倍数要求。
根据实际需求确定所需要的输入输出电压之间的倍数关系。
2.选择适当的运放芯片。
根据放大倍数和所需要支持的频率范围来选择合适的运放芯片。
3.确定反馈电阻。
根据运放芯片的输入输出电阻和放大倍数的关系来确定反馈电阻的值。
4.进行仿真和优化。
使用电路仿真工具对放大器电路进行仿真,并根据仿真结果来优化电路参数。
H2:离散元件放大器设计与运放放大器相比,离散元件放大器是由离散元器件组成的放大器电路。
设计一个离散元件放大器的基本步骤如下:1.确定放大器的放大倍数要求。
根据实际需求确定所需要的输入输出电压之间的倍数关系。
2.根据放大倍数和所需要的频率范围来选择合适的离散元器件,如晶体管、电容等。
3.根据离散元器件的参数和放大倍数的关系来确定电路的元器件值。
4.进行电路仿真和优化。
使用电路仿真软件对离散元件放大器进行仿真,并根据仿真结果来优化电路参数。
H1:滤波器电路设计滤波器是一种用于滤除或变换信号特定频率成分的电路。
常见的滤波器电路有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
电路板设计原理
![电路板设计原理](https://img.taocdn.com/s3/m/f9aded2ca9114431b90d6c85ec3a87c240288a89.png)
电路板设计原理电路板设计是电子产品开发中非常关键的一部分,它决定了电子产品工作的可靠性和稳定性。
在电路板设计之前,需要了解电路板设计的基本原理和知识,才能设计出高质量的电路板。
本文将介绍电路板设计的原理和步骤,以供参考。
一、电路板设计原理电路板设计的原理是在电路设计的基础上,将电路设计图转化成电路板图,通过网表转换,将各个器件的连接关系转化成电路板上的连线。
在电路板设计时,需要考虑以下几个方面:1. 器件布局器件的布局是电路板设计的首要任务。
器件布局需要考虑以下几个方面:(1)电路板的整体布局电路板的整体布局需要根据器件的位置来设计。
一般来说,电源电路应该放在电路板的一侧,数字电路和模拟电路分开布局,可靠性较差的器件应该放在靠近电源的位置。
(2)器件的位置各个器件之间要合理排布,布局应该考虑信号传输的路径和传输正常的容易程度。
通常情况下,采用对称布局会更美观和合理。
(3)布线的走向电路板的布线要注意走向的合理性,通常情况下,应该考虑布线的短、直、少的原则。
2. 电路原理图在电路板设计之前,必须有电路原理图。
电路原理图是电路板设计的基础,通过电路原理图,可以对器件连接关系有更深入的了解,为电路板的设计提供重要的参考。
3. 芯片引脚分配电路板上的器件与芯片之间需要进行引脚分配,确定芯片与电路板之间的连接关系。
芯片引脚分配需要考虑以下几个方面:(1)使芯片的引脚分配合理采用合理的引脚分配方案,可以使芯片的引脚分布比较均匀,降低板层的难度,并提高设计的可靠性。
(2)防止信号串扰在芯片引脚分配时,需要注意信号之间的串扰问题。
通常情况下,需要采用不同的层处理以防止信号串扰。
4. 路径阻抗控制路径阻抗是电子器件中一个重要的参量。
在电路板设计中,路径阻抗的控制是非常重要的,主要考虑以下两方面:(1)延长信号传输的距离采用路径阻抗控制,可以延长信号传输距离,使信号传输的质量得到保障。
(2)减小信号的衰减和噪声采用路径阻抗控制,可以减小信号的衰减和噪声,提高信号质量。
电路板设计中的注意事项与技巧
![电路板设计中的注意事项与技巧](https://img.taocdn.com/s3/m/e58b7796b8f3f90f76c66137ee06eff9aef8499f.png)
电路板设计中的注意事项与技巧电路板设计是电子制造的核心部分,它负责将电子元器件连接成一个功能完整的电路系统。
在进行电路板设计时,需要注意一些事项与技巧,以确保电路板的性能和可靠性。
以下是电路板设计中的注意事项与技巧。
注意事项:1. 充分理解电路需求:在设计电路板之前,应该对电路的功能需求有清楚的了解。
确认电路的输入输出端口、工作电压、电流等参数,并根据需求选择合适的元器件和连接方式。
2. 电路布局规划:在进行电路板布局时,要考虑到不同电路之间的相互影响和干扰。
尽量避免高频和低频电路布局在同一区域,以减小干扰。
3. 保持信号完整性:在高速电路板设计中,保持信号完整性是非常重要的。
要避免信号线走线过长、走线路径交叉、信号线和电源线以及地线走线过近等情况,以减小信号干扰和串扰。
4. 地平面设计:地平面的设计对电路板的性能和可靠性有很大影响。
一个良好的地平面能够提供稳定的地引用平面,减小信号回路的环路面积,减小信号的辐射和接收到的干扰。
5. 电源电路设计:电源电路应该保证电路板的稳定工作。
在设计电源电路时,尽量减小电流噪声和电源纹波,保证电源供电稳定。
6. 温度管理:对于高功率的电路板设计,需要考虑散热问题。
在布局和走线时,要合理安排散热元件和散热通道,保证电路板的热量能够及时散发。
技巧:1. 使用EDA工具:利用电子设计自动化(EDA)工具,可以极大地提高设计效率和准确性。
通过利用EDA工具进行仿真和验证,可以在设计前预测电路的性能和稳定性。
2. 模块化设计:在进行电路板设计时,可以尽可能地采用模块化的设计方法。
将电路板分割成各个功能模块,有利于设计、测试和维修。
3. 优化布线:在进行电路板布线时,可以通过优化走线路径和选择合适的走线方式来提高电路的性能。
可以采用直线走线、45度角走线等方式来减小信号路径的长度和过程。
4. 保持一致性:在进行电路板设计时,应该保持一致性。
尽量采用统一的元件封装和规范的走线方式,以减小制造和维护的难度。
高速电路设计
![高速电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/b48f0ceaf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a2736.png)
• 直连导线尽可能靠近地平面分布,效果 要比捆扎在一起好得多
9/12/2022
普通直连导线的缺点
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传输线
• 传输线由任意两条有一定长度的导线组成,为区分这两条导线,把一条称为信号路 径,另一条称为返回路径
• 传输线有许多异乎寻常的特性,这里这研究那些与高速数字信号在铜介质上分布规 律有关的基本现象
• 如图所示,一个跃变电压沿一条10in长的直导线传输时的电位,1ns的上升 沿从走线左端注入,随着该脉冲沿走线向前传播,线上各点的电位是不同 的。这个系统对输入脉冲的响应是沿走线分布的,所以称之为分布式系统
• 如果及寸足够小,并且所有点同时响应为一个统一电位,则称之为集总系 统
• 尺寸小于信号传输有效长度的1/6,那么我们就把他看做是一个集总电路
9/12/2022
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分布电路和集总电路上电位在 不同时间的瞬时波形图
9/12/2022
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高速电路中的4种类型的电抗
• 普通电容—两个具有不同电位的导体之间都会产生电容。
• 普通电感—只要存在电流,就会产生电感
• 寄生电容—只要存在两个电路就会有电容。一个电路的电压产生 电场,该电场会影响第二个电路。这种互相影响会随距离的增加 而迅速减小
• 通常,我们使地线作为信号的返回路径
• 但是在传输线的情况下,返回电流是紧靠信号电流的,即使信号路径是弯曲时也是 一样的,因为在高频时,信号路径和返回路径的电感要最小化,这意味着只要导体 情况允许,返回路径会尽可能靠信信号路径分布 在低速电路中,电流沿着最小电阻路径前进 在高速电路中,电流沿着最小电感路径前进
模拟电子技术基础知识电路板设计与布局技巧
![模拟电子技术基础知识电路板设计与布局技巧](https://img.taocdn.com/s3/m/5935d19a81eb6294dd88d0d233d4b14e85243e21.png)
模拟电子技术基础知识电路板设计与布局技巧电子技术的发展日新月异,模拟电子技术作为一门重要的学科,在各个领域有着广泛的应用。
电路板设计与布局是模拟电子技术中关键的一环,合理的设计和布局能够确保电路板的性能和可靠性。
本文将介绍模拟电子技术基础知识和电路板设计布局技巧,以帮助读者掌握电路板设计与布局的要点。
一、模拟电子技术基础知识1.信号和电路模型模拟电子技术的核心是处理和传输模拟信号。
信号可以通过电路模型进行描述,简单的电路模型包括电源、信号源、电阻、电容、电感等元件。
了解电路模型的特性和参数可以帮助我们进行电路板设计与布局。
2.放大器设计放大器是模拟电子技术中常见的电路,用于放大电路输入信号的幅度。
放大器设计考虑的主要因素包括增益、带宽、失真等。
在电路板设计中,需要合理布局放大器的各个元件,以保证性能的稳定和可靠性。
3.滤波器设计滤波器可以根据频率选择性地放大或衰减特定的信号。
常见的滤波器包括低通、高通、带通、带阻滤波器等。
设计滤波器时需要考虑频率响应、阻带衰减等参数,并合理布局滤波器元件。
4.模拟数字转换模拟数字转换是模拟信号转换为数字信号的过程,常用于采样和控制电路。
在电路板设计中,需要合理布局模拟数字转换器和相应的数字电路,以保证信号的精确转换。
二、电路板设计与布局技巧1.组件布局在电路板设计过程中,应该合理确定元件的布局位置。
常用的布局方式有线性布局和区块布局。
线性布局适用于线性电路,元件按照信号流的方向依次排列。
区块布局适用于模块化的电路设计,将功能相似的元件尽可能靠近,以减小信号干扰。
2.地面与电源平面的设计地面和电源平面是电路板设计中非常重要的部分,它们具有屏蔽和引导电流的作用。
在电路板设计中,应该合理布局地面和电源平面,减小信号互干扰和电流回路的长度。
地面和电源平面之间应该有足够的间隙,以减小电磁干扰。
3.信号线的布局在电路板设计中,信号线的布局直接影响电路的性能和稳定性。
一般情况下,信号线应该尽量短且互相平行。
数字电路的高速设计技术
![数字电路的高速设计技术](https://img.taocdn.com/s3/m/9337d745f01dc281e43af006.png)
数字电路的高速设计技术摘要:设计一个高速系统,要对高速问题进行认真的研究和对各个细小的部分小心的设计。
本文从:电源分布系统、传输线的问题、串扰的问题、电磁干扰的问题等入手,说明高速电路设计的高速设计。
关键词:高速系统电源分布传输线现如今,电路设计人员遇到的最大的问题可能就是电路的反应速度的问题了。
随着cpu芯片集成电路技术的高速发展,在嵌入式系统设计中普遍使用66-200MHZ的处理器,更高的频率的处理器也在使用当中。
一方面IC制造商需要提供高速器件,但是元器件反应时间不一定是电路高速问题的根本所在。
本文从:电源分布系统、传输线的问题、串扰的问题、电磁干扰的问题等入手,说明高速电路设计的高速设计。
1、电源系统分布方面的问题电源分布系统是由电源、电压调整模块、大滤波电容、高频去耦电容和电源分布网络组合而成。
这些电源分布系统的各部分相互作用给电路板上的器件提供电源。
高速电路板设计要考虑的一个主要的问题就是电源分布网络。
同时,电源分布网络的另一个重要的作用就是要给信号电流提供一个返回路径,因为这在低频电路设计中没有多大的影响,许多设计甚至自然返回路径都被忽略了。
1.1专门设置电源层来减小各种阻抗对分布网络的影响实际中的电源系统是有阻抗的,电源系统的阻抗是由电阻、电容和电感共同组成的。
电源总线与信号线共享同一个层面,电源总线把电压传给每个器件,留下一定的空间给信号走线,这样,电源总线就会变得长而狭窄,走线的横截面积相对而言变小,线上就会带一个小的电阻值。
电阻虽然很小,但影响很大。
所以,专门设置电源层的情况就好得多。
1.2电容器滤波减小噪声对系统的影响电源层的阻抗特性虽好,也不能消除线噪声的影响。
系统产生的大量的噪声会影响系统的稳定,无论怎样,电源系统必须增加额外的滤波电路。
一般而言,这是由旁路电容来完成。
即在电源输入端加入10uF或更大的电容,在每个器件的电容和地之间加入0.1uF或O.O1uF的电容。
pcb电路设计技术路线
![pcb电路设计技术路线](https://img.taocdn.com/s3/m/483967327ed5360cba1aa8114431b90d6c85898d.png)
pcb电路设计技术路线PCB电路设计技术路线PCB(Printed Circuit Board)电路设计是电子产品开发中的重要环节,它涉及到电子元器件的布局、连线和封装等方面。
一个优秀的PCB设计可以提高电路性能、降低成本、提高可靠性和生产效率。
本文将介绍一套常用的PCB电路设计技术路线。
一、需求分析与规划在进行PCB电路设计之前,首先需要明确电路的需求和功能。
通过与客户或团队成员的沟通,了解电路的技术要求、性能指标、功能模块、接口等信息。
然后进行电路规划,确定电路板的大小、层数、布局方式等。
二、原理图设计在原理图设计阶段,根据需求和规划,将电路的功能模块转化为符号,并进行连线。
设计时要考虑信号的传输、地线和电源的布局、模拟和数字电路的分离等因素。
同时,还需注意元器件的选择和放置,以满足电路的性能和可靠性要求。
三、元器件库建立与选型建立元器件库是一个重要的工作,它包括元器件的封装库和参数库。
封装库包括各种元器件的封装形式,如SMD、DIP、BGA等,参数库包括元器件的电气参数和尺寸等信息。
在选型过程中,要根据电路需求和性能要求,综合考虑元器件的价格、供货周期、可靠性等因素,选择合适的元器件。
四、PCB布局设计PCB布局设计是将原理图中的元件放置到电路板上,并进行连线的过程。
在布局设计中,要考虑信号完整性、电磁兼容、散热等因素。
根据电路的性质和要求,合理安排元器件的位置,尽量减少信号线的长度和交叉,降低电磁干扰。
五、信号与电源分离在高频和模拟电路中,为了减少干扰和保证信号完整性,应将信号线和电源线分离布局。
通过采用不同的电源平面或分区,将模拟和数字电源分离,降低互相干扰的可能性。
六、信号线走线与阻抗控制在PCB设计中,信号线的走线是非常重要的。
走线时要考虑信号线的长度、宽度、走向等因素,以控制阻抗并减少信号的传输损耗。
在高速电路中,还需要进行差分线对的走线和匹配,提高信号的抗干扰能力。
七、电源线与地线布局电源线和地线的布局对电路的性能和可靠性有重要影响。
电路设计基础知识
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电路设计基础知识第一篇:电路基础知识电路是电子技术的基础,也是我们生活中最常见的电子产品之一。
电路设计是电子工程师必须掌握的基本技能之一。
本文将介绍一些电路设计的基础知识,包括电路的基础理论、电路元件的基本分类、电路的分析方法和主要的电路设计软件。
第一部分:电路基础理论电路基础理论涉及电流、电压、电阻、电源和信号等基本概念。
下面是这些基本概念的简单解释:电流:电子在电路中的移动叫做电流,并且常用单位是安培(A)。
电压:电路中两点之间的电势差叫做电压,并且常用单位是伏特(V)。
电阻:电路元件对电流的阻碍叫做电阻,并且常用单位是欧姆(Ω)。
电源:电路中提供电能的装置叫做电源,比如电池或者交流电源。
信号:在电路中传递信息的电流或电压称为信号,包括模拟信号和数字信号。
第二部分:电路元件的基本分类电路元件是构成电路的基本建筑材料,按照其功能可以分为三类:能量源、信号源和响应元件。
能量源是提供电能的元件,例如电池和发电机。
信号源产生携带信息的信号,例如声音或光信号的源头和信号发生器。
响应元件转换电流、电压和功率等电量的元件,例如电阻、电容和电感等。
第三部分:电路的分析方法电路的分析方法包括基本电路定律、电路简化和电路分析工具。
基本电路定律:欧姆定律,基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律是电路分析的基本定律,可以推导出电路元件和节点之间的关系。
电路简化:通过简化电路元件和电路连接关系的方法,使电路更容易理解和分析。
可以采用串联、并联、三角形和四边形等等哈代的定理和简化电路。
电路分析工具:现代电路分析的工具主要包括模拟计算和数字计算方法。
模拟计算是通过模拟基于物理原理的电路行为预测电路性能。
数字计算是通过数字电路建模和仿真技术模拟数字电路行为,可以实现电路的自动设计和优化。
第四部分:电路设计软件电路设计软件是以计算机为基础的电路设计工具,包括逻辑仿真、PCB布线和电路板布版等工具。
下面是几个常用的电路设计软件:Multisim:适用于模拟电路设计和仿真。
电路板设计的一般步骤
![电路板设计的一般步骤](https://img.taocdn.com/s3/m/a0f97d4e4b7302768e9951e79b89680203d86b03.png)
电路板设计的一般步骤
电路板设计的一般步骤如下:
1. 确定需求:首先明确电路板的功能和要求,包括电路参数、尺寸、连接器、材料等。
2. 电路设计:根据需求进行电路设计,选择合适的电路元件,如电阻、电容、晶体管等,然后进行电路分析和仿真,确保电路设计满足要求。
3. PCB布局:根据电路设计,将电路元件放置在PCB上,确
定元件之间的布局和连接方式,注意元件之间的距离、阻抗控制、信号完整性等问题。
4. 路线布线:根据电路布局,进行导线的布线,将元件之间进行连接,同时考虑信号传输的稳定性、电磁兼容等问题。
5. 电网设计:在PCB上设计地平面、电源、信号和地等电网,确保电路的供电和信号传输稳定可靠。
6. 完善设计:对布局和布线进行细节优化,如减小电阻、电容、电感的大小,提高电气性能。
7. DRC检查:进行设计规则检查,确保设计符合PCB制造工
艺和标准。
8. 输出Gerber文件:将设计输出为Gerber文件格式,用于制
造工厂制造电路板。
9. 制造和组装:将Gerber文件提供给电路板制造商,进行电路板的制造和组装。
10. 测试和调试:对制造的电路板进行测试和调试,确保电路板正常工作。
11. 优化和改进:根据测试结果对设计进行优化和改进,提高电路板的性能和可靠性。
以上是电路板设计的一般步骤,具体步骤和顺序可能会根据具体项目的要求而有所不同。
《电子线路板设计与制作》课程开发实践探索
![《电子线路板设计与制作》课程开发实践探索](https://img.taocdn.com/s3/m/95e08064a45177232f60a2dc.png)
1 6 0 一 申予世辨
要 包括 原 理 图的 绘制 和 P C B 板 图的 设 计两 方 面 。 由于 本 课 程 的 实 践 性 很 强 ,课 程 开 发 团队基于P C B 板制作的工作过程为导向,将 电子线路板 的设计 与电子工艺制作进行整 合 设 计 。根 据 原 理 图 绘 制 一 P C B 图设计一 P C B 板 制作 的工作流 程 ,采 用 以企 业的 实 际研发项 目、典 型产 品案例为载体设计 学 习情境 ,按 照电路由简单到复杂 的原则 , 构建与企业 生产 过程 相一致的完整 的工作 过程。共 设置 了6 个学习情境,1 6 个学习任 务。 学习情境一 :实用 门铃 电路的制作 。 设置 了2 个学 习任务 , 印刷 电路板 的生 产 认知和 实用 门铃 电路的手工制作 。主要 目 的是 通 过 生 产 认 知 ,首 先 给 学 生 以感 性 认 识 ,并进行简单的制板操作 。 学习情境二 :三端稳 压 电源 的设计 与 制作。设置了3 个学 习任务,分别是三端稳 压 电源 原 理 图 的 绘 制 、P C B 图设计、及P C B 板制作 。通过这个学 习情境 ,让同学们熟 悉P r o t e l D X P 的 基 本 应 用 ,完 成 简 单 电路 原理 图及P C B 图设计与P C B 板的制作 。 学习情境三 :数 码管元件及封 装的设 计 。设置了2 个学习任务 ,通过原理 图库元 件 和封装库元件 的制作 ,可以解决库元件 的不 足 及 封 装 的不 适 合 。 学 习 情境 四 :U 盘 电路 的 设 计 与制 作 。 设置 了3 个 学 习 任 务 ,通 过 该 情 境 的 学 习 , 让 同 学 们 掌 握 较 复 杂 的含 总 线 的 电路 原 理 图 的绘 制 、P C B 设计 及 制 作 。 学 习情境 五:单片机数据 采集系统 的 设计与制作 。通过 该情境 的学习 ,让 同学 们掌握 层次 原理 图的绘制及P C B 设 计与制 作 ,用 于 解 决 特 别 复杂 的 电路 的设 计 。 学 习情 境六 :计算机有源 音箱 的设计 与制作 。综合 实训项 目, 旨在培养学生综 合 设计 的能 力 。 二 、教学实施及考核评价 ( 一) 教学实施环节紧扣学生技能培养 本课程 教学实施 的重 点在于对学生 实 际操作技 能的训练,为此 ,我们充分利 用 校 中厂 一 一 无 锡 恒 尚 工 控 技 术 有 限 公 司 进 行实地 训练 ,同时聘请企业 的一线 技术工 人担任 我们 课程的实 习教师 。具体 实施步 骤如下: 首先安排学生认 知实 习。通过 到校中 厂参观 ,并进行简单 的制板 实训使学生在 了解 工艺的前提下 ,产生对 电子线路板设 计 与制作的感性认知 ,以方便 学生进一步 学习设计方面 的知识 ,掌握设计技能 。这 既符合学生 的认知规律 ,又符合行动导 向 的原则 ,同时激发 了学生学习的积极性。 其次通过 设置模拟真 实工 作 岗位 的实
电子设计中的高速数字接口电路设计
![电子设计中的高速数字接口电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/2bfc45a3f9c75fbfc77da26925c52cc58ad6907c.png)
电子设计中的高速数字接口电路设计在现代电子设备中,高速数字接口电路设计起着至关重要的作用。
高速数字接口电路设计是指在数字电路中运行较高频率信号的设计过程。
在数字通信、计算机网络和各种数字设备中,高速数字接口电路设计是至关重要的一环。
下面就介绍一些在电子设计中的高速数字接口电路设计中需要注意的要点。
首先,对于高速数字接口电路设计而言,信号完整性是至关重要的。
信号完整性指的是信号在传输过程中保持原始形态和准确性的能力。
高速信号传输时容易受到互电容、互感等影响,因此在设计高速数字接口电路时需要考虑信号完整性。
保持信号的完整性可以通过正确的布局和引脚分配来实现,例如减小回流路径、降低信号传输速度等。
其次,在高速数字接口电路设计中,需要充分考虑信号的延迟和抖动问题。
信号在传输过程中会受到延迟和抖动的影响,这会导致数据传输错误或性能下降。
为了减小信号的延迟和抖动,设计师需要采取一些措施,例如使用符合要求的传输线、减小布线长度、选用合适的驱动器和接收器等。
此外,在高速数字接口电路设计中,还需要关注功率消耗和散热问题。
高速数字接口电路的工作频率高、功耗大,容易导致设备发热过多。
因此在设计时需要合理分配功率,选用低功耗组件和设计有效的散热系统,以确保电路在高速运行时不会发生过热现象。
最后,在高速数字接口电路设计中,信号的干扰和抗干扰性也是需要重点考虑的问题。
高速信号传输容易受到外部干扰和电磁干扰的影响,因此在设计时需要考虑信号线的布局、屏蔽措施和接地设计,以提高电路的抗干扰能力。
综上所述,高速数字接口电路设计是电子设计中的一个重要领域,设计师们需要在设计过程中充分考虑信号完整性、延迟和抖动、功耗和散热、信号干扰和抗干扰性等问题,以确保电路的性能稳定可靠。
通过合理的设计和优化,可以提高高速数字接口电路的性能和可靠性,同时降低系统的成本和功耗,满足现代电子设备对高速数字接口的需求。
基于Cadence的高速PCB设计
![基于Cadence的高速PCB设计](https://img.taocdn.com/s3/m/3922fb96d4d8d15abe234e33.png)
振荡的现象是反复出现过冲和下冲.信号的振荡和环绕振荡由线上过度的电感和电容引起的接收端与传输线和源端的阻抗不匹配而产生的,通常发生在逻辑电平门限附近,多次跨越逻辑电平门限会导致逻辑功能紊乱.振荡和环绕振荡同反射一样也是由多种因素引起的,振荡可以通过适当的端接或是改变PCB参数予以减小,但是不可能完全消除.
信号完整性是指信号在信号线上的质量.信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候,具有所必需达到的电压电平数值.差的信号完整性不是由某一因素导致的,而是由板级设计中多种因素共同引起的.特别是在高速电路中,所使用的芯片的切换速度过快、端接元件布设不合理、电路的互联不合理等都会引起信号的完整性问题.具体主要包括串扰、反射、过冲与下冲、振荡、信号延迟等.
基于Cadence的高速PCB设计
1 引言
随着人们对通信需求的不断提高,要求信号的传输和处理的速度越来越快.相应的高速PCB的应用也越来越广,设计也越来越复杂.高速电路有两个方面的含义:一是频率高,通常认为数字电路的频率达到或是超过45MHz至50MHz,而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个系统的三分之一,就称为高速电路.另外从信号的上升与下降时间考虑,当信号的上升时间小于6倍信号传输延时时即认为信号是高速信号,此时考虑的与信号的具体频率无关.
2.1.5 信号延迟(delay)
电路中只能按照规定的时序接收数据,过长的信号延迟可能导致时序和功能的混乱,在低速的系统中不会有问题,但是信号边缘速率加快,时钟速率提高,信号在器件之间的传输时间以及同步时间就会缩短.驱动过载、走线过长都会引起延时.必须在越来越短的时间预算中要满足所有门延时,包括建立时间,保持时间,线延迟和偏斜. 由于传输线上的等效电容和电感都会对信号的数字切换产生延迟,加上反射引起的振荡回绕,使得数据信号不能满足接收端器件正确接收所需要的时间,从而导致接收错误.在Cadence的信号仿真软件中,将信号的延迟也放在反射的子参数中度量,有Settledelay、Switchdelay、Propdelay.其中前两个与IBIS模型库中的测试负载有关, 这两个参数可以通过驱动器件和接收器件的用户手册参数得到, 可以将它们与仿真后的Settledelay、Switchdelay加以比较,如果在Slow模式下得到的Switchdelay都小于计算得到的值,并且在Fast的模式下得到的Switchdelay的值都大于计算得到的值,就可以得出我们真正需要的两个器件之间的时延范围Propdelay.在具体器件布放的时候,如果器件的位置不合适,在对应的时延表中那部分会显示红色,当把其位置调整合适后将会变成蓝色,表示信号在器件之间的延时已经满足Propdelay规定的范围了.
数字电路技术教程
![数字电路技术教程](https://img.taocdn.com/s3/m/3134b0a26394dd88d0d233d4b14e852459fb3961.png)
数字电路的应用与发展趋势
总结词
数字电路广泛应用于计算机、通信、控制等领域,随 着技术的发展,其发展趋势包括更高的集成度、更快 的速度和更低的功耗。
详细描述
数字电路因其可靠、精确、速度快和易于大规模集成等 特点,被广泛应用于各个领域,如计算机、通信、控制 等。随着技术的不断发展,数字电路也在不断进步和完 善。未来,数字电路的发展趋势包括更高的集成度、更 快的速度和更低的功耗。更高的集成度可以使得电子设 备更加小型化和高性能化;更快的速度可以满足高速信 号处理和高频通信的需求;更低的功耗则有助于降低设 备的运行成本和减少能源消耗。
数字电路与模拟电路的区别
总结词
数字电路和模拟电路在信号处理方式、电路结构和应 用领域等方面存在显著差异。模拟电路处理连续变化 的信号,而数字电路处理离散的二进制信号。此外, 数字电路具有更高的可靠性和精确度,且易于实现大 规模集成。
详细描述
模拟电路和数字电路在处理信号的方式上有根本的区别 。模拟电路处理的是连续变化的信号,这些信号的值可 以在一个连续的范围内变化。相比之下,数字电路处理 的是离散的二进制信号,这些信号的值只能是0或1。 由于数字电路处理的是离散信号,因此其具有很高的可 靠性和精确度,这使得数字电路在许多领域中取代了模 拟电路。此外,数字电路易于实现大规模集成,使得现 代电子设备能够实现高性能和小型化。
计算器的组成
计算器一般由键盘、显示器、微处理器、存储器等组成。
计算器的设计步骤
首先确定设计方案,然后选择合适的微处理器和存储器等器件,接着 进行电路设计,最后进行仿真和调试。
计算器的实现
根据设计好的电路图,将微处理器、存储器等器件连接起来,然后进 行测试和调整,确保计算器能够正常工作。
确保信号完整性的电路板设计准则
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确保信号完整性的电路板设计准则确保信号完整性是电路板设计中非常重要的一项考虑因素。
在设计电路板时,我们需要采取一系列措施来最大程度地减小信号丢失、串扰和其他干扰因素的影响。
本文将介绍一些确保信号完整性的电路板设计准则。
1.合理布局电路板合理布局电路板是确保信号完整性的基础。
首先,重要信号线应该尽量短、粗,以减小信号传输过程中的阻抗和反射。
其次,分析电路板上的信号传输路径,避免信号线与功率线、地线等产生干扰。
最后,在布局时应该考虑到信号传输的方向及层叠布局,以最小化信号耦合和串扰。
2.合理走线合理的走线是确保信号完整性的关键之一。
信号线应该尽量直接地连接信号源和接收器,避免多路分叉和过长的走线。
同时,信号线的宽度和距离应根据信号特性和频率来选择,以减小阻抗和串扰。
3.差分信号布线在高速电路板设计中,差分信号布线技术可以显著提高信号完整性。
差分信号传输方式允许通过两根线同时传输一个信号,从而抵消外界干扰并提高抗干扰能力。
在布局和走线过程中,需要将差分信号线相互靠近,保持一定的差分距离和间距。
4.误差、反射和阻抗控制在电路板设计中,误差、反射和阻抗控制是确保信号完整性的重要因素。
为了最小化误差和反射,可以采用终端电阻、阻抗匹配电路和终端电容等技术来调整信号的阻抗匹配。
此外,要合理选择电路板材料和绝缘层厚度,以控制信号的传输速度和阻抗。
5.地平面设计合理的地平面设计对于信号完整性至关重要。
地平面的作用是提供稳定的地引用,减少信号线与地线之间的串扰和阻抗问题。
在布局和走线过程中,需要将地线面分布均匀并靠近信号线。
6.屏蔽和过滤对于一些特殊的电路板设计,可能需要考虑采用屏蔽和过滤技术来进一步提高信号完整性。
屏蔽技术可用于隔离外界电磁干扰,而过滤器可用于滤除无关信号和噪声。
7.模拟和数字信号分离在某些情况下,模拟和数字信号需要进行分离以防止干扰。
在布局和走线过程中,模拟和数字信号线应尽可能独立分离,以减小相互干扰的可能性。
电路板设计与制造技术
![电路板设计与制造技术](https://img.taocdn.com/s3/m/52f37d307ed5360cba1aa8114431b90d6c8589c5.png)
电路板设计与制造技术在当今电子产品充斥着我们生活的时代,电路板是选料、设计和制造过程中不可或缺的一个环节。
电路板(PCB)是现代电子产品中常用的一种导电轨道和孔穴板,是电子元件的载体。
在电路板设计和制造的过程中,涉及到许多技术和知识,本篇文章将详细阐述电路板设计和制造技术的一些基础和方法。
一、电路板的设计电路板的设计是要根据电子产品设计文档的要求,对原理图进行分析和把关,并在设计阶段中完成电路板形状、位于板上各元件的位置、元件之间的连线、接口的位置和定义的标识等。
设计师必须对原理图中各种元器件、线路之间的连线方式以及各个针脚之间的连接关系掌握得比较透彻,才可确保 PCB 出现错误的概率降到最低。
1、先进行原理图设计首先,在电路板的设计前必须先有所了解原理图,因为电路板的设计基于原理图,虽然原理图和物理电路板不是体现同一层级的设计,但双方之间是有关联的。
通过原理图来确定所需的元器件、使用的芯片、功能、连接方式等,然后确定 PCB 大小、布局和定位。
2、电路板的形状和大小设计师可以决定电路板的大小和形状,但必须遵循厂商的规定和建议。
在设计电路板前,必须考虑元件的尺寸和体积,以及电路的大小和特性。
PCB 圆形、矩形、梯形等多种形状,常见的规格有 10X10cm,20X20cm,30X30cm 等。
3、位于板上各元件的位置元件在电路板上的位置和相互距离,决定了元件之间的电路性能,如高频电路、信号电路、干扰电路等。
在设计过程中,应尽量减少元器件之间的干扰。
4、元件之间的连线在铺设电路设计时,要注意铺路的连线步骤及定向原则,保证了信号传输质量。
5、系统接口位置的确定和标识系统接口的位置应该在设计完成后决定好,切勿在后期加入,这会对电路板的形状、布局和接口使用造成大量难题。
在电路板上进行标识和注解,样板注解必须清晰,方便生产加工,以及方便用户使用。
二、电路板的制造电路板制造是一系列的工艺流程,包括印刷、导电、固化、蚀刻、钻孔、贴附、烘干、组装等。
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∙基础电路设计(九)高速数字电路板设计技术探索∙来源:中国PCB技术网作者:宇量发布时间:2007-06-13 20:45:05 评论(0条)∙随着数字电子产品小型化、高速化的市场需求,数字电路板的设计日益受到重视。
由于高速数字电路大多是小型CMOS组件所构成,因此本文以FR-4电路板为前提,深入探讨有关高速数字电路板的设计技巧。
设计高速数字电路板的20项要诀※使用低诱电率与低诱电正接的电路板高诱电率的电路板容易导通电磁界,因此极易受到噪讯干扰,一般RF-4的诱电率为4.8,诱电正接为0.015左右;低诱电率的电路板为3.5,诱电正接为0.010左右。
由于低诱电率电路板的价格比一般电路板高,因此选用上必需作全盘性检讨。
※RF-4的频率极限为2.5G~5.0GHz以往认为60MHz是电路板上的信号传输速度极限,不过事实上目前PC主板的bus信号传输速度大多超过400MHz,若以主板的现况而言,能够作如此高速的信号传输,主要原因是利用shield将阻抗(impedance)为60Ω左右的pattern包覆,使其特性等同于一般pattern长度,也就是说实际上电路板并未超过2.5~5.0GHz的信号传输物理极限。
※尽量使用多层电路板使用内层为电源层的多层电路板具有下列优点:*电源非常稳定。
*电路阻抗(impedance)大幅降低。
*配线长度大幅缩短。
相同面积作成本比较时,虽然多层电路板的成本比单层电路板高,不过如果将电路板小型化、噪讯对策的方便性等其它因素纳入考虑时,多层电路板与单层电路板两者的成本差异并不如预期中的高。
例如小型高密度配的场合,一般认为使用4层电路板可获得良好的电路特性。
表1是日本国内双面电路板与4层电路板成本比较实例。
表1 日本国内双面电路板与4层电路板成本的比较实例根据表1的数据单纯计算电路板的面积成本时,每一日圆的面积双面电路板约为左右,4层电路板则为,也就是说4层电路板的使用面积若能降低1/2,面积成本就与双面电路板相同。
虽然批量多寡会影响电路板的单位面积成本,不过尚不致有4倍的价差,如果发生4倍以上的价差时,祇要设法缩减电路板的使用面积,并设法降至1/4以下即可。
※尽量使用micro strip line与strip lineCMOS的输出阻抗(impedance)为50~100Ω左右,如图1所示micro strip line与strip line,可使pattern impedance收敛在50~100Ω范围内阻抗的计算方法如果直接使用电路板制作厂商提供的阻抗(impedance) layout电路,极易招致成本上扬的窘境,为了能在设计时间使阻抗维持在50~100Ω范围内,除了确认电路板的标准厚度,再决定pattern宽度之外,亦可直接指定电路板的厚度要求厂商制作,因为事前严谨的电路板选定作业,可使电路获得预期性的效果。
根据图1的计算式,假设micro strip line的场合,pattern 宽度为0.1mm,绝缘层厚度为0.2mm时,阻抗则为80Ω;如果绝缘层厚度为0.4mm时,配线阻抗可收敛至100Ω 范围内。
值得一提的是实际上pattern的宽度经过整修后会变得更细窄,例如宽度为0.15mm的pattern,经过蚀刻整修后会变成0.1mm。
虽然信号pattern如果设有ground shield时,必需使用其它的计算公式计算,不过基本上阻抗(impedance)却不会有太大改变。
此外双面电路板的其中一面如果设置ground的better pattern,便可获得某种程度的改善。
strip line对噪讯对策具有极佳效果虽然电路板若未超过8层以上,无法发挥噪讯对策效果,不过8层以上电路板的配线容量高达并不适合高速信号传输,然而噪讯对策上却具有极佳的效果。
※4层电路板的第2层作接地层(ground)若与电源层比较,ground具有很好的噪讯低减效果。
如图2所示将ground设于第2层,再以组件信号层为中心作高速配线,换言之高速配线必需全部设于组件面上。
※利用终端电阻作阻抗(impedance)整合一般阻抗(impedance)整合一般IC的输出阻抗都很小,输入阻抗却很大,因此多余的input电流会跳返引发反射。
由于ECL与clock drive的输出阻抗被设计整合成50Ω,因此通常会使用图3(a)的整合电路;相较之下一般CMOS逻辑IC的输出阻抗为50~100Ω左右,如果用100Ω作整合,势必形成图3(b)的结构,造成clock drive等高输出组件除外的输出产生不足现象,因此设计上必需设法满足消耗电流增大的需求。
直列终端可降低消耗电流由于上述图3的方法不但会使消耗电流增大,同时还会造成传输特性恶化,传输速度减缓等问题,如果改用图4所示增加直列终端电阻法,便可可获得很好的效果,这种方法称为「直列终端电阻法」或是「damping电阻法」。
具体而言这种直列终端电阻方法祇需准备pad,必要时可作0Ω阻抗跳线(jumper)或是添加ferrite core即可。
此外如果使用站立与下降时间很长的低速组件,对降低电源电压与消耗电流具有极佳的效果。
※表面信号层作better pattern处理若无法确保return电流路径,会有噪讯外漏之虞字如果电流从IC流至IC,该return电流会折返原IC,也就是说若无法确保return电流路径,电流会回绕变成噪讯。
虽然多层电路板内层的ground可用shield保护,不过via等孔穴会使return电流散乱,为了回避其它信号的via,所以往往会在better作slit。
ground shield为了确保return电流的shield,同时防止return电流与邻接信号线发生cross talk现象,因此在表面层设置ground的better pattern(图5(a)),类似这种利用ground将信号包覆方法称为「ground shield法」。
clock line或是高速line如果能在各line上设置ground shield,便可获得很好的效果,如果情况不允许时可参考图5(b)的方法,以数条line为block,再用gro und line将信号包覆,需注意的是采用此种方法的ground shield,必需确认数量众多的via是否与内层的ground层连接。
此外ground shield与信号线之间若有0.1m m左右的间隙,配线容量便会高达。
虽然上述方法具有很好的噪讯对策效果,不过如果信号传输延迟成为主要问题或是信号线很长时,就需将gro und shield与信号线之间的间隙加大。
※LSI下方设置better pattern由于LSI本身就是噪讯发生源,所以噪讯很严重时必需用铝质case将package包覆,虽然任意使用via会造成预期外的伤害,不过适时利用如图6的结构,建立有效的better pattern 可以很容易吸收噪讯。
※配线弯曲减少via的使用,尽量作同层配线如图7(a)所示pattern直角弯曲后,会改变pattern的宽度,造成阻抗(impedance)发生变化极易引起反射;图7(b)的via如果也作直角弯曲,同样会造成阻抗发生变化并引起反射,换句话说不论是pattern或是bare弯曲,设于组件面上而且是圆弧状乃是最高理想,不过实际上圆弧配线非常困难,所以改采如图7(c)所示的弯曲,进而减少pattern的宽度变化,此外必需注意的是减少via的使用,同时必需尽量设法作同层配线。
※不可用via内层逃孔在内层作slit如图8(a)所示land直径为0.66mm,drill直径为0.35mm小孔径的内层逃孔,孔径为1.0~1.2mm。
为了配合SOP-IC的脚架间距,因此将via以1.27mm的间距作直线状排列(图8(b)),却因此在内层造成slit进而导致部份better pattern分离。
为避免产生slit所以将via改成如图8(c)的排列方式。
用直径为0.35mm的钻头(dri ll)在直径为1.0 mm范围内贯穿,对电路板制造厂商而言是相当严苛的要求,因此事后的尺寸确认非常重要。
※尽量降低配线长度根据实验数据与仿真分析结果显示,配线长度低于100mm时可获得极佳的噪讯对效果,也就是说利用多层板并降低配线长度,或是使FPGA的脚架排列优化对配线长度具有重大意义。
此外clock line的配线,尽量利用FPGA/PLD或是clock dri ve,设法获得长度为1:1的配线。
※配线直线化文连接bus时配线配线直线化乃是最基本的设计,如图10 (a)的T型配线极易在连接部位产生反射,因此必需改成图10(b)直线化配线。
图10 直线状配线实例※非高速性电路尽量使用低速组件由于高速电子组件的信号变化速度非常快,使得电路的电感(inductance)具有很大的影响力。
如果不是高速电路尽量使用类似HC-CMOS低速电子组件。
※尽量使用表面封装电子组件lead组件的导线(lead)会变成具有电感的成份,进而对电路造成不良影响,所以高速数字电路尽量使用表面封装电子组件,必需注意的是socket组件极易招致不良结果,因此设计上非必要时应该尽量避免使用socket组件。
※damping阻抗与ferrite core对clock line与bus line具有极佳效应如以上的说明damping阻抗与ferrite core对clock line与bus line具有极佳效应,而且是低成本高效益的终端方法。
在line准备pad,可边量测噪讯边作调整如图11所示一般会在clock line上设置1608等级的电阻pad,接着边量测噪讯边更换数十Ω的电阻作调整,此外也可以使用具备合适频率特性的ferrite core。
若不需使用电阻或是filter core时,量产前祇需委托电路板厂商在pad之间作短路即可。
输出端子附近设置damping电阻输出端子附近设置damping电阻乃是设计上基本要求,不过data bus等双向配线的场合,则需在所有端子附近设置10Ω左右的电阻。
虽然它的动作原理与上述终端阻抗相同,不过插入damping电阻会降低数据传输特性与传输速度,因此若有skew的考虑时,必需注意电阻值与配线长度的匹配性。
※与外部作In/Out的部位,需使用ferrite core如图12所示尽可能在input部位插入1k~10kΩ直列电阻,藉此保护电子组件不会受到静电噪讯干扰,同时还可以防止噪讯流出。
此外使用大电流容量的ferrite core,防止噪讯从output部位流出。
值得一提的是电源层、其它配线与connector之间若无充裕的空间时,允许利用C结合的噪讯进入。
※bus line与其它信号线必需相隔1mm以上CPU 控制的bus line是等信号稳定后才开始读取信号,因此相互的cross talk尚不致构成问题,不过CPU与tinning有可能会在无关系的信号线与bus line之间造成不良影响,所以必需避免bus line与其它信号线并行配线,而且bus line与其它信号线必需相隔1mm以上。