信号完整性和PCB板EMI规则
PCB信号完整性探讨
THRU
T21 T41
按INTEL算法所推导出的差分信号线时域参数测量方法
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2 信号完整性测量技术
2.3 SET2DIL测试 测试精度评价：与VNA相比还存在一定差距。
随着频率升高， 精度不断下降。
12GHz
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2 信号完整性测量技术
2.3 SET2DIL测试
2 信号完整性测量技术
1
D1: 焊盘直径 D2: 反焊盘直径 H: 过孔长度 d: 过孔孔径
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1 信号完整性基础
1.5 介电常数（Dk）和损耗因子（Df）
介电常数（Dk）准确讲应该称为相对介电常数。 干燥空气的实际介电常数ε0，数值为8.85pF/m，为方便起见，把这个值设为 1pF/m，从而得到其他介质的相对介电常数值（Relative Permittivity），即我 们现在常用的介电常数（dielectric constant）。
介质损耗因子与频率的相关性
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1 信号完整性基础
1.6 插入损耗的概念
插入损耗（简称插损，数学描述为S21，或insertion loss）：在二端口网 络中，S21定义为从端口2出来的正弦波和从端口1进入的正弦波的比值。
入射信号
端口一
端口二
反射信号
相位差 幅度
简单二端口网络示意图
接收信号
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2 信号完整性测量技术
2.3 SET2DIL测试
理论上，损耗属于频域范畴，具有很强的频率相关性。此处涉及两个重要概念： ➢假设近似和线路完全对称； 按SDD21（插损）=0.5*（S21-S23-S41+S43）， 在差分对完全对称时，INTEL算法假定：
pcb阻抗设计要求
PCB（Printed Circuit Board）阻抗设计是在设计PCB时考虑电路中信号传输的特性，以确保信号完整性和性能稳定。
阻抗匹配是为了避免信号在传输过程中发生反射、衰减或串扰。
以下是在进行PCB 阻抗设计时的一些建议和要求：1. 信号完整性：阻抗设计的主要目标是确保信号在传输过程中保持完整性，避免信号失真、反射和干扰。
良好的阻抗匹配有助于维持信号的稳定性。
2. 标准阻抗值：使用标准的阻抗值，如50欧姆或75欧姆，以便与常见的信号传输线和接口标准匹配。
这有助于简化设计，并使PCB与其他设备更好地兼容。
3. 差分对阻抗匹配：对于差分信号传输线，确保差分对之间的阻抗匹配。
这对于高速差分信号的传输非常重要，以防止串扰和失真。
4. 信号层阻抗控制：在PCB的不同信号层之间和信号层内，保持一致的阻抗。
这有助于避免信号通过不同层时引起的阻抗变化。
5. 匹配传输线阻抗：选择和匹配PCB上的传输线阻抗，例如微带线、同轴电缆等。
确保这些线的阻抗与设计要求一致。
6. 差分对距离：对于高速差分信号，控制差分对之间的距离，以减小串扰和确保信号匹配。
7. 避免尖峰信号：尽量避免出现尖峰信号，因为这可能导致信号反射。
采用合适的电源和信号滤波可以减小尖峰信号的产生。
8. 考虑环境因素：在阻抗设计中考虑环境因素，例如温度变化、湿度等，以确保PCB 在不同条件下仍能维持稳定的阻抗特性。
9. 使用仿真工具：使用PCB设计仿真工具，如HFSS、SIwave等，进行阻抗匹配仿真，以优化设计并确保其满足要求。
10. 测试和验证：进行PCB生产后的阻抗测试，以验证实际制造的PCB是否符合设计要求。
综合考虑以上因素，可以确保PCB阻抗设计满足性能需求，有助于提高信号传输的质量和可靠性。
PCB布线前的规则设置
PCB布线前的规则设置1.线宽和间距规则：线宽和间距规则是一项重要的规则设置，用于确保信号的良好传输和防止信号干扰。
这些规则通常由制造商的设备能力和技术要求决定。
2.地平面规则：地平面规则是为了确保地平面的良好连接和防止地回路噪声。
布线前需要设置地平面的尺寸和区域，以满足电路设计的要求。
3.信号完整性规则：信号完整性规则是为了防止信号衰减、交叉干扰和电磁辐射等问题。
这些规则包括差分信号的匹配长度、信号线的层叠布线和隔离规则等。
4.电源和地线规则：电源和地线规则是为了确保电路板的稳定供电和地回路的良好连接。
这些规则通常涉及电源线和地线的宽度、间距和走线方式等。
5.高频布线规则：高频布线规则是为了防止高频信号的衰减和反射问题。
这些规则包括信号线的长度匹配、阻抗控制和信号线的层间距离等。
6.DRC规则：设计规则检查（DRC）规则是为了检查布线中是否存在错误，如短路、开路、信号线溢出或覆盖等。
在进行布线前，需要设置适当的DRC规则以进行布线前的自动检查。
7.组件布局规则：组件布局规则是为了确保电路板上的元器件的正常安装和连接。
这些规则通常包括元器件之间的最小间距、布局的层次性和元器件的方向等。
8.通孔和焊盘规则：通孔和焊盘规则是为了确保电路板上的通孔和焊盘的良好连接和可靠性。
这些规则涉及通孔和焊盘的尺寸、间距和保孔规则等。
9.EMI/EMC规则：电磁干扰（EMI）和电磁兼容（EMC）规则是为了防止电路板在工作时对外部设备产生干扰或受到外部干扰。
这些规则包括EMI/EMC设计的标准和要求等。
10.输入输出规则：输入输出规则是为了确保电路板上输入输出端口的正常连接和保护。
这些规则涉及输入输出接口的位置、保护电路的设计和输入输出线的屏蔽等。
在布线前，设计工程师应该对以上规则进行仔细的设置和调整，并根据具体的电路设计要求和制造商要求进行必要的修改。
通过良好的规则设置，可以减少布线过程中的错误和问题，并确保电路板的性能和可靠性。
信号完整性
信号完整性（Signal Integrity，简称SI）是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。
是对信号线上信号质量的描述。
如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。
反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。
信号完整性问题主要表现为5个方面：延迟、反射、串扰、同步切换噪声(SSN)和电磁兼容性(EMI)。
延迟——延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。
信号的延迟会对系统的时序产生影响，在高速数字系统中，传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。
反射——当PCB板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与负载阻抗不匹配时，信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，甚至出现信号的过冲和下冲。
信号如果在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。
串扰——由于PCB板上的任何两个器件或导线之间都存在互容(mutual capacitance)和互感，当一个器件或一根导线上的信号发生变化时，其变化会通过互容和互感影响其它器件或导线，即串扰。
串扰的强度取决于器件及导线的几何尺寸和相互距离。
同步切换噪声——当PCB板上的众多数字信号同步进行切换时(如CPU的数据总线、地址总线等)，由于电源线和地线上存在阻抗，会产生同步切换噪声，在地线上还会出现地平面反弹噪声(简称地弹)。
SSN 和地弹的强度也取决于集成电路的IO特性、PCB板电源层和地平面层的阻抗以及高速器件在PCB板上的布局和布线方式。
电磁兼容性——同其它的电子设备一样，PCB也有电磁兼容性问题，其产生也主要与PCB板的布局和布线方式有关。
为什么要做信号完整性分析过去，在系统时钟低于50MHz的电路板设计中，信号完整性(SI)问题并不突出，在设计后期做适当的修改就可消除SI问题或将其影响降至最低。
PCB和系统信号完整性电源完整性和EMI分析2011年3
ANSYS培训通知PCB和系统信号完整性/电源完整性和EMI分析课程简介：随着半导体工业的发展，PCB上时钟速率越来越快，功耗也越来越大。
信号完整性，电源平面噪声和稳定性，以及整板的EMI辐射，都成为影响系统性能的关键因素。
本课程将通过理论和实践操作，学习ANSYS公司的PCB和三维结构仿真软件包，了解PCB中信号完整性，电源完整性以及系统EMI 辐射的影响。
培训讲师： ANSYS公司高级应用工程师李宝龙侯明刚培训对象：电路设计工程师PCB布局布线工程师设计主管测试工程师EMC/EMI工程师SI工程师学员基础：具备一定的数字电路硬件设计和测试经验，了解PCB设计和仿真软件。
培训目标：通过两天的课程，帮助学员了解到高速电路设计和仿真的基本原理和仿真手段，针对性的案例分析，了解解决信号完整性，电源完整性问题和EMI等问题的途径。
学习期限：计划12学时/2天（标准课时每天6小时，此次培训两天内完成，每天6学时）上午9：00至12：00；下午13：30至16：30培训内容：1. 高速数字电路信号完整性，电源完整性的基本概念和研究方法2. PCB预仿真：PCB层叠谐振分析和去耦策略3. PCB后仿真：传输线参数提取和阻抗报告4. 时域噪声分析5. 扫频分析6. PCB EMI辐射仿真7. 三维机箱的布局和开孔电磁泄露8. PCB与机箱系统的电磁屏蔽效能和辐射分析在本课程学习中，您可以通过实践上机操作，深入了解以下内容：1.层叠和介质材料参数对谐振的影响2.去耦电容的作用，以及实际电容ESR/ESL的影响3.手工和自动添加端口4.提取端口的S-,Y-,Z-参数5.输出多端口传输线模型到时域仿真器6.过冲，串扰和同步开关噪声仿真7.添加扫频电压源和电压探头，扫频分析8.PCB近场和远场辐射分析9.三维机箱的本征模式分析，屏蔽效能分析10.PCB与机箱系统的电磁辐射和泄露课程特点1. 结合具体案例进行讲解2. 理论和实际结合培训收费：￥3200/人培训时间：2011年3月30～31日培训地点：北京理工大学四号教学楼224 电话：************，葛老师联系人：王硕139****8001崔明生133****8866信号完整性和电源完整性分析培训报名回执表联系方式：北京代旭晨上海殷蕴成都朋妮娜联系电话：010－82861715 021－62886350 028－86200675 传真：010－82861713 021－62886352 028－86200677到北京理工大学路线图。
PCB EMI设计规范
PCB EMI设计规范IC的电源PIN都有一个0.1UF的去耦电容，对于BGA CHIP，要求在BGA的四角分别有0.1UF、0.01UF的电容共8个。
对PCB走线的电源尤其要注意加滤波电容，如VTT等。
这不仅对稳定性有影响，对EMI也有很大的影响。
1 、IC的电源处理1.1)保证每个IC的电源PIN都有一个0.1UF的去耦电容，对于BGA CHIP，要求在BGA的四角分别有0.1UF、0.01UF的电容共8个。
对PCB走线的电源尤其要注意加滤波电容，如VTT 等。
这不仅对稳定性有影响，对EMI也有很大的影响。
2、时钟线的处理2.1)建议先走时钟线。
2.2)频率大于等于66M的时钟线，每条过孔数不要超过2个，平均不得超过1.5个。
2.3)频率小于66M的时钟线，每条过孔数不要超过3个，平均不得超过2.5个2.4)长度超过12inch的时钟线，如果频率大于20M，过孔数不得超过2个。
2.5)如果时钟线有过孔，在过孔的相邻位置，在第二层(地层)和第三层(电源层)之间加一个旁路电容，以确保时钟线换层后，参考层(相邻层)的高频电流的回路连续。
旁路电容所在的电源层必须是过孔穿过的电源层，并尽可能地靠近过孔，旁路电容与过孔的间距最大不超过300MIL。
2.6)所有时钟线原则上不可以穿岛。
下面列举了穿岛的四种情形。
2.6.1) 跨岛出现在电源岛与电源岛之间。
此时时钟线在第四层的背面PCB走线，第三层(电源层)有两个电源岛，且第四层的PCB走线必须跨过这两个岛。
2.6.2) 跨岛出现在电源岛与地岛之间。
此时时钟线在第四层的背面PCB走线，第三层(电源层)的一个电源岛中间有一块地岛，且第四层的PCB走线必须跨过这两个岛。
如图2.6-2所示。
2.6.3) 跨岛出现在地岛与地层之间。
此时时钟线在第一层PCB走线，第二层(地层)的中间有一块地岛，且第一层的PCB走线必须跨过地岛，相当于地线被中断。
如图2.6-3所示。
2.6.4) 时钟线下面没有铺铜。
pcb板设计时应注意的问题
pcb板设计时应注意的问题在进行PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计时，有一些关键的问题需要注意，以确保设计的性能、可靠性和制造的成功。
以下是一些在进行PCB 设计时应注意的问题：电气性能：信号完整性：确保信号在传输过程中不受到过多的噪声、串扰或衰减。
电源和接地：设计稳定的电源和接地系统，以确保电路中的稳定电压和电流。
元件布局：元件间距和位置：确保元件之间的合适间距，以便焊接和维护。
同时，考虑元件的位置对信号传输和散热的影响。
元件方向：给予元件正确的方向，确保极性元件（如二极管、电解电容）被正确安装。
散热：热设计：对需要散热的元件（如功率放大器、稳压器）进行适当的散热设计。
散热器的放置：在设计中考虑散热器的放置，以确保充分散热。
EMI（电磁干扰）和RFI（射频干扰）：电磁兼容性：采用合适的屏蔽和滤波手段，减少电磁辐射和对外界干扰的敏感性。
布线和层次：信号层次：合理规划信号和电源层的堆叠，以降低信号传输的干扰。
差分对布线：对差分信号使用合适的布线技术，减小差分对之间的电磁耦合。
制造和组装：焊盘和焊接：设计适当大小的焊盘，确保焊接质量和可靠性。
组装方向：提供组装方向和安装说明，确保组装人员正确地安装元件。
测试和调试：测试点：在关键位置添加测试点，以便进行测试和调试。
调试接口：提供易于调试的接口和信息，有助于故障排除。
可靠性和环境：环境适应性：根据产品使用的环境，选择适当的材料和封装，确保PCB在各种条件下都能可靠运行。
这些是一些基本的设计考虑因素，具体的设计要求可能会因项目和应用而有所不同。
在PCB设计的早期阶段，与制造商和其他相关团队的紧密合作也是确保成功的重要步骤。
emi设计规则
emi设计规则EMI设计规则是电子元器件的有效抑制功能的重要举措，可以防止在开发和使用电子产品时出现的电磁干扰（EMI）问题。
电磁干扰（EMI）的产生和传播是由于在电子元器件的使用过程中产生的高能量电磁场。
这些电磁场可以传播到附近的电子系统，影响它们的正常运行。
这可能会破坏系统的功能，或者让系统发生故障。
为了抑制电磁干扰（EMI），需要提出一些有效的抑制技术。
EMI设计规则是其中一种有效的抑制技术。
EMI设计规则主要包括电磁兼容（EMC）设计规则和电磁抑制（EMI）设计规则两大类。
电磁兼容设计规则是针对电子元器件的功能，用于抑制外部磁场对系统的作用。
电磁抑制设计规则是针对电子元器件的结构，用于防止外部环境对系统和电子元器件造成干扰。
电磁兼容设计规则主要包括电磁兼容性分析、电磁屏蔽性能分析、电磁衰减性能分析等。
其中，电磁兼容性分析是评估电子元器件在外部磁场中的表现，确定其功能是否被限制或受到影响；电磁屏蔽性能分析是评估电子元器件的结构对外部磁场的屏蔽程度；电磁衰减性能分析是评估在设备内部传播的电磁场的强度。
电磁抑制设计规则主要包括绝缘设计、降低电磁场发射特性、优化线路屏蔽等。
其中，绝缘设计是应用绝缘材料来降低电磁场的传输；降低电磁场发射特性是通过减小电磁场发射源的电场强度；优化线路屏蔽是采用屏蔽层以降低电磁场传播到其它系统的能力。
EMI设计规则是一种有效的抑制电磁干扰的有效措施，可以有效地防止在使用电子产品时出现的电磁干扰问题，确保系统的正常使用，为系统的使用者提供安全的服务环境，是进行电子元器件开发和使用的必要知识之一。
因此，在电子元器件的开发和使用过程中，必须遵守EMI设计规则。
做PCB时信号的一些概念
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)?(Electromagnetic Interference)，有传导干扰和辐射干扰两种。
传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。
辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。
在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
自从电子系统降噪技术在70年代中期出现以来，主要由于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确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。
符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC（Electromagnetic Compatibility）。
2、什么是信号完整性(signal integrity)?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单一因素导致的，而是板级设计中多种因素共同引起的。
主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、串扰等。
常见信号完整性问题及解决方法问题可能原因解决方法其他解决方法过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱动源直流电压电平不好线上负载过大以交流负载替换直流负载在接收端端接，重新布线或检查地平面过大的串扰线间耦合过大使用上升时间缓慢的发送驱动器使用能提供更大驱动电流的驱动源时延太大传输线距离太长替换或从新部线，检查串行端接使用阻抗匹配的驱动源，变更布线策略振荡阻抗不匹配在发送断串接阻尼电阻3、什么是反射(reflection)?反射就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达到负载处，但是有一部分被反射了。
电源完整性-EMC-EMI以及热分析
电源完整性/EMC/EMI以及热分析面对高速高密度PCB设计的挑战，设计者需要改变的不仅仅是工具，还有设计的方法、理念和流程。
随着电子产品功能的日益复杂和性能的提高，印刷电路板的密度和其相关器件的频率都不断攀升，工程师面临的高速高密度PCB设计所带来的各种挑战也不断增加。
除大家熟知的信号完整性（SI）问题，Cadence公司高速系统技术中心高级经理陈兰兵认为，高速PCB 技术的下一个热点应该是电源完整性（PI）、EMC/EMI以及热分析。
而随着竞争的日益加剧，厂商面临的产品面世时间的压力也越来越大，如何利用先进的EDA工具以及最优化的方法和流程，高质量、高效率的完成设计，已经成为系统厂商和设计工程师不得不面对的问题。
热点：从信号完整性向电源完整性转移谈到高速设计，人们首先想到的就是信号完整性问题。
信号完整性主要是指信号在信号线上传输的质量，当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收芯片管脚时，该电路就有很好的信号完整性。
当信号不能正常响应或者信号质量不能使系统长期稳定工作时，就出现了信号完整性问题，信号完整性主要表现在延迟、反射、串扰、时序、振荡等几个方面。
一般认为，当系统工作在50MHz 时，就会产生信号完整性问题，而随着系统和器件频率的不断攀升，信号完整性的问题也就愈发突出。
元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等这些问题都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不能正常工作。
信号完整性技术经过几十年的发展，其理论和分析方法都已经较为成熟。
对于信号完整性问题，陈兰兵认为，信号完整性不是某个人的问题，它涉及到设计链的每一个环节，不但系统设计工程师、硬件工程师、PCB工程师要考虑，甚至在制造时也不能忽视。
解决信号完整性问题，必须借助先进的仿真工具，如Cadence的SPECCTRAQuest就是不错的仿真工具，利用它可以在设计前期进行建模、仿真，从而形成约束规则指导后期的布局布线，提高设计效率。
PCB布线规则与技巧
PCB布线规则与技巧PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）布线是电子产品设计中非常重要的一项工作，它决定了电路的性能和可靠性。
正确的布线可以确保信号传输的稳定性，降低噪音干扰，提高产品的工作效率和可靠性。
下面将介绍一些常用的PCB布线规则与技巧。
1.保持信号完整性：信号完整性是指信号在传输过程中不受噪音、串扰等干扰影响，保持原有的稳定性。
为了保持信号完整性，应尽量减少信号线的长度和走线面积，减少信号线与功率线、地线等的交叉和平行布线。
同时，在高速信号线上使用传输线理论进行布线，如匹配阻抗、差分信号布线等。
2.分离高频和低频信号：为了避免高频信号的干扰，应将高频信号线与低频信号线分开布线，并保持一定的距离。
例如，在布线时可以采用地隔离层将不同频率的信号线分离或者采用地隔离孔将不同频率的信号线连接到不同的地层。
这样可以减少高频信号的串扰和干扰。
3.合理布局：布线时应合理规划电路板的布局，将功率线和地线尽量靠近，以减少电磁干扰。
同时，尽量避免信号线与功率线、地线等平行布线，减少互穿引起的干扰。
在设计多层板时，还要考虑到信号引线的短暂电容和电感，尽量减小信号线长度，以减少信号传输时的延迟。
4.适当使用扩展板和跳线：在复杂的PCB布线中，有时无法直接连接到目标位置，这时可以使用扩展板或跳线来实现连接。
扩展板是一个小型的PCB板，可以将需要连接的器件布线到扩展板上，再通过导线连接到目标位置。
跳线可以直接用导线连接需要的位置，起到连接的作用。
但是，在使用扩展板和跳线时要注意保持信号完整性，尽量缩短导线长度，避免干扰。
5.优化地线布局：地线是电路中非常重要的部分，它不仅提供回路给电流，还能减少电磁干扰和噪音。
在布线时应保证地线的连续性和稳定性，地线应尽量靠近功率线，对于高频信号，还应采用充足的地平面来隔离。
同时，地线的走线应尽量短且直，减少环状或绕圈的走线。
6.合理规划电源线：电源线的布线要尽量靠近负载，减小电流环形和接地环形。
EMC-EMI之综合解决方案
EMC-EMI之综合解决方案引言概述：电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）是现代电子设备设计中不可忽视的重要问题。
为了确保设备在电磁环境中的正常运行，需要采取综合解决方案来解决EMC-EMI问题。
本文将介绍一种综合解决方案，包括五个大点，每个大点包含3-5个小点。
正文内容：1. 设计阶段的EMC-EMI考虑1.1. 电路板设计：合理布局和层叠设计，减少信号线的长度和交叉，降低电磁辐射和敏感度。
1.2. 接地设计：采用良好的接地策略，包括分离地平面、地平面划分和接地回路的优化，以减少共模和差模噪声。
1.3. 滤波器设计：使用合适的滤波器来抑制高频噪声和干扰，包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
2. 电磁屏蔽技术2.1. 金属屏蔽：使用金属外壳或金属屏蔽罩来阻挡外部电磁场的干扰，减少电磁泄漏和辐射。
2.2. 电磁屏蔽材料：选择合适的电磁屏蔽材料，如电磁屏蔽涂料、电磁屏蔽膜和电磁屏蔽垫等，来吸收或反射电磁波。
2.3. 接地屏蔽：通过良好的接地设计和屏蔽连接，确保设备的接地系统能够有效地排除干扰。
3. 信号完整性和EMC-EMI测试3.1. 信号完整性：设计合适的信号线和电源线布局，减少信号串扰和功率噪声，提高信号完整性。
3.2. 电磁辐射测试：使用专业的测试设备进行电磁辐射测试，评估设备的辐射水平是否符合标准。
3.3. 电磁兼容性测试：进行电磁兼容性测试，包括传导干扰和辐射干扰测试，确保设备在电磁环境中的正常工作。
4. 故障排除和修复4.1. 电磁干扰源的定位：通过专业的仪器和技术，定位和识别电磁干扰源，如电源线、信号线和外部设备等。
4.2. 故障分析：分析电磁干扰对设备的影响，找出故障原因和解决方案。
4.3. 修复措施：采取合适的修复措施，如增加滤波器、重新布线和更换屏蔽材料等，以消除或减少电磁干扰。
5. EMC-EMI标准和合规性5.1. 国际标准：了解和遵守国际电磁兼容性标准，如IEC 61000系列标准和CISPR标准等。
pcb连线规则和技巧
pcb连线规则和技巧一、 PCB布局规则布局时需考虑的因素包括：连线长度、电磁干扰(EMI)、信号完整性、热分布等。
以下是一些基本的布局规则：1. 按照电路的功能模块分区布局，同类元器件集中放置，便于调试和维修。
2. 模拟电路和数字电路分开，若无法分开则需在两者间设置隔离措施，以防止相互干扰。
3. 高频电路和低频电路分开，强电电路和弱电电路分开，避免相互影响。
4. 元器件按照从核心器件的最近的路径放置，以减少信号的延迟和失真。
5. 电源线和地线应粗短，以减小阻抗，同时避免它们穿过重要的元器件。
6. 放置大规模集成电路(IC)芯片时，应考虑芯片的散热问题，必要时需加散热片或涂导热硅脂。
7. 元器件放置在PCB边缘时，应将未连接的边缘折弯，避免产生过长的引线和暴露的导线。
8. 放置芯片等发热量大、耗电多的元件在PCB的上半部分，以利于散热。
二、 PCB连线规则1. 电源线宽窄要适当，以保证足够的电流。
电源线和地线宽度至少是信号线宽的两倍以上。
电源线宽度过窄会导致阻抗过大，形成较大的电压降，使某些元件得不到足够的电源，从而影响电路的正常工作；而电源线宽度过宽则会增加阻焊面积和成本。
一般情况下，多层板电源线宽度为0.8mm～1.2mm，单面板为0.3mm～0.6mm。
地线的主要作用是提高电路的稳定性，避免受外电场干扰。
地线过窄可能导致地电位差过大，使电路工作混乱甚至无法工作。
因此，对于接地或接电源引线的线宽/线距应该比其他信号线更宽些。
当没有特殊要求时，单面板的地线孔宽度可选择在0.2mm～0.3mm之间，多层板的地线层厚度应不小于0.1mm。
另外注意导线要尽量避免构成正方形或矩形，以免造成环路面积尽量小，降低电磁辐射的影响。
同时要将线条紧靠在一起以便形成蜂窝状的隔离区域；且所有的连线应相互平行不可扭曲密集以防互相干扰；双面板有布线层时应考虑接线位置上线路两层之间夹一层绝缘膜最好采用压合板；信号线不要过长以减少信号的失真和延迟。
PCB设计原则与注意事项
PCB设计原则与注意事项PCB（Printed Circuit Board）是现代电子产品中的重要组成部分，它承载了电子元器件，并提供了电路连接的功能。
在进行PCB设计时，需要遵循一些原则和注意事项，以确保电路的性能和可靠性。
以下是PCB设计的一些原则和注意事项：1.功能分区：将电路按照其功能分区，可以降低不同功能模块之间的干扰，并有利于电路布局和布线的进行。
2.信号完整性：保持信号传输的稳定性和可靠性。
避免信号干扰和噪声，防止信号串扰、反射和时钟抖动等问题。
减小信号传输路径的长度和面积，降低电阻、电感和电容的影响。
3.地线设计：正确处理地线，减小地线的回流电流，避免地线回流电流对信号的干扰。
地线应保持短而宽，且与供电线和信号线保持良好的距离。
4.电源供电：保证电源供电的稳定性和可靠性。
避免电源电压波动，采取适当的滤波和稳压措施。
分析功耗和功率传输路径，确定合理的供电方案，降低电源噪声。
5.电磁兼容：降低电磁辐射和敏感性。
合理设计电路板和元器件的布局，减小电路板和元器件之间的干扰。
避免信号线和电源线和高速信号线之间的平行或交叉布线。
采取地线分割和电源分割等电磁屏蔽措施。
6.元器件选择：选择适合电路设计的元器件。
考虑元器件的尺寸、功耗、温度特性等因素。
选择品质可靠、性能稳定的元器件，避免使用过时或质量不可靠的元器件。
7.PCB布局：合理布局电路板，降低干扰和噪声。
将高频和高速信号线远离干扰源，如电磁器件、时钟信号线等。
避免信号线和供电线相交，尽量采用直线布线，减小线路长度和电磁噪声。
8.PCB布线：合理布线电路板，确保信号传输和供电电流的稳定性。
避免长线和细线，减小电阻和电感的影响，提高信号传输的可靠性。
使用良好的布线规则，如45度和90度轨迹，避免尖锐的转角，减小信号的反射和折射。
9.设计约束：制定合理的设计约束，如电路板的层数、尺寸、连接方式等。
合理安排元器件和印刷标记的位置，方便组装和检测。
电路板emi设计
电路板emi设计一、什么是电路板EMI设计？电路板EMI（Electromagnetic Interference）设计是指在电路板设计过程中，考虑到电磁干扰的问题，采取相应的措施来减少或避免电磁干扰对其他设备或系统的影响。
二、为什么需要进行电路板EMI设计？1. 法规要求：各国针对电子设备的电磁兼容性都有相关法规和标准，如欧盟CE标准、美国FCC标准等，要求产品在使用过程中不会对其他设备造成干扰。
2. 保证产品质量：如果产品存在较强的EMI问题，可能会导致产品性能下降、寿命缩短等质量问题。
3. 提高市场竞争力：通过进行EMI设计，可以提高产品的稳定性和可靠性，增强市场竞争力。
三、如何进行电路板EMI设计？1. 布局设计：尽可能地将信号线和地线分离，并采用合适的层次布局和分区布局。
同时，在布局时还需考虑到信号传输路径的长度、方向等因素。
2. 组件选择：选择符合EMC要求的元器件，并尽可能地选用抗干扰能力强的元器件。
同时，还需注意元器件的布局和连接方式。
3. 地线设计：地线是电路板EMI设计中最重要的因素之一。
需要确保地线尽可能宽且连续，并且各个部分之间要进行良好的连接。
4. 滤波器设计：在电路板上添加合适的滤波器可以有效地减少EMI问题，如降噪电容、滤波电感等。
5. 接口设计：对于涉及到接口的部分，需要采用合适的防干扰措施，如添加磁珠、使用屏蔽罩等。
6. 仿真测试：在进行实际生产前，需要进行仿真测试，以验证电路板EMI设计的效果是否符合预期。
四、常见的EMI问题及解决方案1. 信号串扰：信号线和地线之间距离过近或者布局不当可能会导致信号串扰。
解决方案包括增加信号线和地线之间距离、采用合适的层次2. 辐射干扰：较高频率的信号可能会通过空气传播而产生辐射干扰。
解决方案包括添加屏蔽罩、采用合适的滤波器等。
3. 接口干扰：接口部分容易受到外部干扰。
解决方案包括添加磁珠、使用屏蔽罩等。
4. 地线问题：地线不良可能会导致信号串扰、辐射干扰等问题。
rgmii pcb设计规则
rgmii pcb设计规则RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）是一种常用于以太网物理层接口的标准，用于将以太网MAC层与PHY层之间的数据传输。
在设计RGMII PCB时，需要遵循一些规则和准则，以确保电路板的性能和可靠性。
本文将介绍一些常见的RGMII PCB 设计规则。
1. 时钟信号布线规则：在RGMII接口中，时钟信号是非常重要的，因为它用于同步数据传输。
时钟信号应该被视为差分信号，严格控制时钟和信号线的长度，以保持信号的完整性。
时钟线应该尽量短，并使用相同的长度进行布线，以确保两个时钟边沿的到达时间一致。
2. 线长匹配规则：在RGMII接口中，数据和时钟线应该尽量匹配长度，以确保数据传输的稳定性。
在布线过程中，可以使用层间交叉和微调来调整线长，以确保所有信号线的长度相等或非常接近。
3. 差分对布局规则：在RGMII接口中，数据线和时钟线都是差分信号对。
为了减少信号的串扰和噪声干扰，应将差分信号对保持在一起，并且在布局时应遵循相同的规则。
同时，差分对之间应保持足够的间距，以避免相互之间的干扰。
4. 地线布局规则：在RGMII接口中，地线的布局非常重要。
地线应该尽量短，而且应该与信号线和时钟线保持相等的长度。
地线需要提供充足的回流路径，以确保信号的可靠传输和抑制噪声。
5. 终端电阻规则：在RGMII接口中，终端电阻的布置和选择对信号完整性至关重要。
终端电阻应与信号线和时钟线匹配，并且应正确选择阻值。
通常，常用的终端电阻阻值为50欧姆。
6. 层间堆叠规则：在RGMII PCB设计中，可以使用多层布线来优化信号传输和阻抗控制。
可以将信号线和电源线放置在内层，地线放置在外层，以提供良好的屏蔽和抗干扰能力。
7. 电源和地平面规则：在RGMII PCB设计中，应提供充足的电源和地平面，以确保信号的稳定性和抗干扰能力。
电源和地平面应铺设整个电路板，并使用足够的电源和地连接。
pcb工程师一般面试题及答案
pcb工程师一般面试题及答案PCB工程师一般面试题及答案1. 请描述什么是PCB（印刷电路板）？答案： PCB（印刷电路板）是电子组件的支撑体，它通过印刷电路实现电子元件的连接。
PCB能够实现电子元件的机械支撑，电气连接和散热等功能。
2. 解释PCB设计中的走线规则。
答案： PCB设计中的走线规则包括但不限于：直线原则、宽窄规则、避免直角走线、地线网络、信号完整性以及差分走线等。
直线原则指的是走线应尽可能直线，以减少电阻和信号延迟；宽窄规则指的是根据电流大小调整走线宽度，以防止过热；避免直角走线是为了防止信号反射；地线网络用于减少噪声干扰；信号完整性是为了确保信号在传输过程中的稳定性；差分走线用于高速信号传输，减少干扰。
3. 在PCB设计中，什么是阻抗匹配？为什么重要？答案：阻抗匹配是指在PCB设计中，信号源和负载之间的阻抗值相等，以减少信号反射和提高信号完整性。
阻抗匹配重要是因为它可以减少信号损失和噪声，提高信号传输质量。
4. 列举至少三种PCB材料，并说明它们的特点。
答案：- FR-4：一种常用的PCB材料，具有良好的电气绝缘性能和机械强度。
- CEM-1：成本较低，适用于低频应用。
- Rogers：一种高性能材料，具有较低的介电常数和损耗因子，适用于高频应用。
5. 在PCB设计中，如何进行热管理？答案： PCB设计中的热管理可以通过以下方法进行：- 选择合适的散热材料。
- 设计合理的散热通道。
- 增加散热片或风扇。
- 优化布局，减少热源之间的距离。
6. 请解释PCB中的信号完整性（SI）和电源完整性（PI）。
答案：- 信号完整性（SI）是指信号在PCB上传输时，其完整性和准确性不受影响的能力。
SI问题可能导致信号失真、时延、反射等。
- 电源完整性（PI）是指电源在PCB上传输时，其稳定性和完整性不受影响的能力。
PI问题可能导致电压降、噪声增加等。
7. 在PCB设计中，如何避免电磁干扰（EMI）？答案：避免电磁干扰（EMI）的方法包括：- 使用屏蔽材料。
经典DDR3PCB设计指导
经典DDR3PCB设计指导DDR3（Double Data Rate 3）是一种高速、大容量的随机存取存储器（RAM）技术，被广泛应用于各种计算机系统中。
在设计DDR3 PCB时，需要考虑信号完整性、EMI、布局、电源管理等因素，以确保系统的稳定性和性能优化。
以下是经典的DDR3PCB设计指导：1.保持信号完整性：-使用合适的信号走线宽度和间距，根据DDR3规范进行引脚布局和布线。
-控制信号的线长匹配，特别是对于时钟和命令/控制信号，通过控制线长来减小延迟。
-使用差分对来传输数据和时钟信号，并保持差分对长度相等，以最小化信号的失真和串扰。
2.使用层次布局：-使用多层PCB设计，将信号和电源/地线分开布局在不同的层次上，以减少干扰和串扰。
-高速信号层应该位于内层或表层以提高信号完整性，电源/地线可以位于内层。
3.地线规划：-根据信号引脚布局的特性，在有需要的地方增加避雷阻抗到地线。
-在信号回流点上使用地孔，以确保地线的连续性和稳定性。
-用足够的地区域保持良好的接地电流路径，以防止信号引脚之间的环形回流。
4.电源管理：-确保DDR3模块的电源电压稳定性，以避免信号和时序问题。
-确保电源管脚的降压滤波电容足够，以提供稳定的电源。
-使用布线良好的电源平面，以减少噪声和电流环路。
5.EMI控制：-在高速信号线周围添加地层和电源层，以提供屏蔽和隔离。
-使用过滤电容和磁珠来抑制电磁干扰。
-使用有源和被动的EMI抑制技术，如电磁屏蔽罩和衰减器。
6.综合考虑布局：-在布局时考虑信号走线和连接器的位置，以便在PCB上布线并连接到其他组件。
-将信号线走向控制在最短的长度，以最小化时延和损耗。
-尽量避免信号线的交叉和平行布线，以减小串扰和信号失真。
-对于高速和敏感信号，使用较短的连接线和更紧密的布局。
综上所述，经典的DDR3PCB设计指导涵盖了信号完整性、EMI控制、布局和电源管理等方面的要点。
通过遵循这些指导原则，可以最大程度地提高DDR3系统的稳定性和性能优化。
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二极管端接的缺点在于：二极管的开关速度一般很难做到很 二极管端接的缺点在于： 因此对于较高速的系统不适用。 快，因此对于较高速的系统不适用。
• (2)串行端接 (2)串行端接
• 串行端接是通过在尽量靠近源端的位置串行插入一个电阻
RS（典型10 到75 ）到传输线中来实现的，如图8所示。 RS（典型10 到传输线中来实现的，如图8所示。 串行端接是匹配信号源的阻抗， 串行端接是匹配信号源的阻抗，所插入的串行电阻阻值加 上驱动源的输出阻抗应大于等于传输线阻抗（ 上驱动源的输出阻抗应大于等于传输线阻抗（轻微过阻 尼）.这种策略通过使源端反射系数为零从而抑制从负载 反射回来的信号（负载端输入高阻，不吸收能量） 反射回来的信号（负载端输入高阻，不吸收能量）再从源 端反射回负载端。 端反射回负载端。
•
图2 理想传输线模型及相关参数
理想的情况是当R0＝ ＝ 时 理想的情况是当 ＝Z0＝RL时，传输线的阻 抗是连续的，不会发生任何反射， 抗是连续的，不会发生任何反射，能量一半消 耗在源内阻R0上 另一半消耗在负载电阻RL 耗在源内阻 上，另一半消耗在负载电阻 传输线无直流损耗）。 上（传输线无直流损耗）。
• 在高速数字系统中，传输线上阻抗不匹配会引起 在高速数字系统中，
信号反射， 信号反射，那么减小和消除反射的方法是根据传 输线的特性阻抗在其发送端或接收端进行终端阻 抗匹配， 抗匹配，从而使源反射系数或负载反射系数为零 传输线的长度符下式的条件应使用端接技术。 tr L> 2 t pdL tpdL为传输线上每单位长度的带载传输延迟。即 为传输线上每单位长度的带载传输延迟。 小于2T 当tr小于2TD (TD为信号源端到终端的传输延迟 时)，源端完整的电平转移将发生在从传输线的接 收端反射回源端的反射波到达源端之前， 收端反射回源端的反射波到达源端之前，这时需 要使用端接匹配技术， 要使用端接匹配技术，否则会在传输线上引起振 铃
概念
• 信号完整性(SI)是指信号在电路中以正确 信号完整性(SI)是指信号在电路中以正确
的时序和电压作出响应的能力. 的时序和电压作出响应的能力.如果电路中 信号能够以要求的时序， 信号能够以要求的时序，持续时间和电压 幅度到达的IC,则该电路具有较好的信号完 幅度到达的IC,则该电路具有较好的信号完 整性,这是一种理想的情况.反之, 整性,这是一种理想的情况.反之,当信号不 能正常响应时,就出现了信号完整性问题. 能正常响应时,就出现了信号完整性问题.从 广义上来讲,信号完整性问题主要表现在5 广义上来讲,信号完整性问题主要表现在5 个方面:反射,串扰,延迟,同步切换噪声(SSN) 个方面:反射,串扰,延迟,同步切换噪声(SSN) 和电磁兼容性(EMI),这 和电磁兼容性(EMI),这5大方面也是互有关 并非完全划分开来. 联,并非完全划分开来.
•
• 式中，L为传输线线长，tr为源端信号的上升时间， 式中， 为传输线线长， 为源端信号的上升时间，
• 传输线的端接通常采用两种策略：（1）使负载 传输线的端接通常采用两种策略：（ ：（1
阻抗与传输线阻抗匹配，即并行端接（ 阻抗与传输线阻抗匹配，即并行端接（2）使源 阻抗与传输线阻抗匹配，即串行端接。 阻抗与传输线阻抗匹配，即串行端接。即如果负 载反射系数或源反射系数二者任一为零， 载反射系数或源反射系数二者任一为零，反射将 被消除。从系统设计的角度，应首选策略1 被消除。从系统设计的角度，应首选策略1，因 其是在信号能量反射回源端之前在负载端消除反 即使ρ 因而消除一次反射， 射，即使ρL＝0，因而消除一次反射，这样可以减 小噪声、电磁干扰（EMI）及射频干扰（RFI）， 小噪声、电磁干扰（EMI）及射频干扰（RFI）， 而策略2 而策略2则是在源端消除由负载端反射回来的信 即使ρ 负载端不加任何匹配）， 号，即使ρS＝0和ρL＝1（负载端不加任何匹配）， 只是消除二次反射，在发生电平转移时， 只是消除二次反射，在发生电平转移时，源端会 出现持续时间为2T 的半波波形，不过由于策略2 出现持续时间为2TD的半波波形，不过由于策略2 实现简单方便，在许多应用中也被广泛采用。 实现简单方便，在许多应用中也被广泛采用。两 种端接策略各有其优缺点， 种端接策略各有其优缺点，以下就简要介绍这两 类主要的端接方案
某些情况可以使用肖特基二极管或快速开关硅管进行传 输线端接， 输线端接，条件是二极管的开关速度必须至少比信号上升时 间快4倍以上。在面包板和底板等线阻抗不好确定的情况下， 间快4倍以上。在面包板和底板等线阻抗不好确定的情况下， 使用二极管端接即方便又省时。 使用二极管端接即方便又省时。如果在系统调试时发现振铃 问题，可以很容易地加入二极管来消除。 问题，可以很容易地加入二极管来消除。 • 典型的二极管端接如图所示。肖特基二极管的低正向电压 典型的二极管端接如图所示。 Vf（典型0.3到0.45V）将输入信号钳位到GROUND－ 降Vf（典型0.3到0.45V）将输入信号钳位到GROUND－ Vf和VCC＋Vf之间。这样就显著减小了信号的过冲（正尖 Vf和VCC＋Vf之间 这样就显著减小了信号的过冲（ 之间。 和下冲（负尖峰）。 ）。在某些应用中也可只用一个二极 峰）和下冲（负尖峰）。在某些应用中也可只用一个二极 管. • 二极管端接的优点在于：二极管替换了需要电阻和电容元 二极管端接的优点在于： 件的戴维宁端接或RC端接 端接， 件的戴维宁端接或RC端接，通过二极管钳位减小过冲与下 不需要进行线的阻抗匹配。 冲，不需要进行线的阻抗匹配。 尽管二极管的价格要高于电阻， 尽管二极管的价格要高于电阻， 但系统整体的布局布线开销也 许会减少， 许会减少，因为不再需要考虑 精确控制传输线的阻抗匹配。 精确控制传输线的阻抗匹配。
• (2)戴维宁（Thevenin）端接即分 (2)戴维宁（ 戴维宁
压器型端接，如右图示。 压器型端接，如右图示。它采用上 拉电阻R1和下拉电阻 构成端接电 和下拉电阻R2 拉电阻R1和下拉电阻R2构成端接电 通过R1和R2吸收反射 R1和 吸收反射。 阻，通过R1和R2吸收反射。R1和 R2阻值的选取由下面条件决定。 R2阻值的选取由下面条件决定 阻值的选取由下面条件决定。 R1的最大值由可接受的信号的最大上升时间（是RC充放 R1的最大值由可接受的信号的最大上升时间 的最大值由可接受的信号的最大上升时间（ RC充放 时间常数的函数）决定,R1 ,R1的最小值由驱动源的吸电流 电时间常数的函数）决定,R1的最小值由驱动源的吸电流 数值决定。R2的选择应满足当传输线断开时电路逻辑高电 数值决定。R2的选择应满足当传输线断开时电路逻辑高电 平的要求。 平的要求。戴维宁等效阻抗可表示为 RT=R1R2/R1+R2, 这里要求R 等于传输线阻抗Z 以达到最佳匹配。 这里要求RT等于传输线阻抗Z0以达到最佳匹配。此端接 方案虽然降低了对源端器件驱动能力的要求， 方案虽然降低了对源端器件驱动能力的要求，但却由于在 VCC和GROUND之间连接的电阻R1和R2从而一直在从系 GROUND之间连接的电阻 之间连接的电阻R 统电源吸收电流， 统电源吸收电流，因此直流功耗较大
• 并行AC端接如右图所示， 并行AC端接如右图所示， 端接如右图所示
并行AC端接使用电阻和 并行AC端接使用电阻和 电容网络（串联RC） 电容网络（串联RC）作 为端接阻抗。端接电阻R 为端接阻抗。端接电阻R 要小于等于传输线阻抗Z 要小于等于传输线阻抗Z0， 100pF 电容C必须大于100pF， 电容C必须大于100pF，推 荐使用0.1uF的多层陶瓷电 荐使用0.1uF的多层陶瓷电 容。电容有阻低频通高频 的作用，因此电阻R 的作用，因此电阻R不是驱动源的直流负 故这种端接方式无任何直流功耗。 载，故这种端接方式无任何直流功耗。
2.反射 2.反射
• 反射的概念: 当PCB板上导线(高速数字系统中称 反射的概念: PCB板上导线 板上导线(
之为传输线)的特性阻抗与负载阻抗不匹配时, 之为传输线)的特性阻抗与负载阻抗不匹配时,信 号在到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反 射回去,使信号发生畸变, 射回去,使信号发生畸变,甚至出现信号的过冲和 下冲, 下冲,信号如果在传输线上来回反射就会产生振铃 和环绕振荡. 和环绕振荡. 传输线上的阻抗不连续会导致信号反射， 传输线上的阻抗不连续会导致信号反射，我们以 图2所示的理想传输线模型来分析与信号反射有 关的重要参数。图中，理想传输线L被内阻为R0 关的重要参数。图中，理想传输线L被内阻为R0 的数字信号驱动源VS驱动 驱动， 的数字信号驱动源VS驱动，传输线的特性阻抗为 Z0，负载阻抗为RL。 Z0，负载阻抗为RL。
信号完整性和PCB板EMI规则 信号完整性和PCB板EMI规则
Hunter.shi@
前言
新世纪以来,科技水平越来越高, 新世纪以来,科技水平越来越高,电子的集成度 也是越来越高. 也是越来越高.随着集成电路输出开关速度提 高以及PCB板密度增加 板密度增加, 高以及PCB板密度增加,信号完整性已经成为 高速数字PCB设计必须关心的问题之一 设计必须关心的问题之一. 高速数字PCB设计必须关心的问题之一.元器 件和PCB板的参数 元器件在PCB板上的布局 板的参数, 板上的布局, 件和PCB板的参数,元器件在PCB板上的布局, 高速信号的布线等因素, 高速信号的布线等因素,都会引起信号完整性 (SI)问题 导致系统工作不稳定, (SI)问题,导致系统工作不稳定,甚至完全不工 问题, 如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信 作.如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信 号完整性的因素,并采取有效的控制措施, 号完整性的因素,并采取有效的控制措施,已经 成为当今PCB设计业界中的一个热门课题 设计业界中的一个热门课题. 成为当今PCB设计业界中的一个热门课题.
1.并行端接: 1.并行端接 并行端接: 并行端接主要是在尽量靠近负载端的位置加上拉或下 拉阻抗以实现终端的阻抗匹配，根据不同的应用环境， 拉阻抗以实现终端的阻抗匹配，根据不同的应用环境， 并行端接又可分为以下几种类型