高速PCB设计理论基础
射频 高频 pcb 设计参考书籍

射频高频pcb设计参考书籍"射频高频PCB设计参考书籍"导言射频(RF)和高频电路在现代通信、无线电、雷达和卫星技术等领域中扮演着重要角色。
随着通信技术不断进步,射频和高频电路的设计变得越来越复杂和关键。
为了满足这些需求,工程师们需要依靠一些专业书籍来帮助他们了解各种设计技术和方法。
本文将列举一些值得参考的射频高频PCB设计书籍,逐步介绍每本书的特点和优势。
第一部分:基础知识和理论1.《射频电路设计》(作者:W.Alan Davis)这本经典著作涵盖了射频电路设计的多个方面,从基本概念到设计技术,旨在帮助读者建立坚实的射频电路设计基础。
该书强调了基础原理和理论的重要性,并提供了许多实际案例和设计经验。
2.《RF电路设计》(作者:Christopher Bowick)这本畅销书是一本从理论到实践的综合指南,涵盖了射频电路设计的方方面面。
作者以简洁明了的方式讲解了各种设计技巧和方法,使读者能够迅速掌握设计射频电路的基本原理并进行实际应用。
第二部分:射频电路设计实践3.《射频设计手册》(作者:Matthew M.Radmanesh)这本书是为那些有一定基础知识的工程师编写的,涵盖了射频电路设计的实践知识和技巧。
作者详细介绍了各种射频电子器件和技术,并提供了大量的设计实例和问题解决方法,帮助读者处理实际射频电路设计中的挑战。
4.《高频电路设计与EMC实践》(作者:Kaldenbach)这本书介绍了高频电路设计的关键概念和技术,并专注于电磁兼容(EMC)问题。
通过深入解释高频电路的特性和EMC的原理,作者使读者能够理解并识别潜在的EMC问题,并提供了一些有效的解决方法。
第三部分:PCB布局和设计工具5.《高速数字设计:黑客的技巧》(作者:Johnson&Graham)射频和高频电路的设计涉及到PCB布局和设计工具。
这本书从布局的角度介绍了高速数字信号的设计技巧和实践。
尽管它不是专门针对射频设计,但其中的许多原则和技术对于射频电路布局和设计也非常有用。
PCB电路板PCB阻抗计算

PCB电路板PCB阻抗计算在PCB电路板上,信号传输通过导线和平面层完成,信号的传输速度会受到导线和平面之间的阻抗匹配影响。
如果导线和平面之间的阻抗不匹配,信号反射和干扰可能会发生,导致信号品质下降甚至无法正常传输。
为了保证PCB电路板上的信号传输性能,我们需要计算和控制PCB电路板上的阻抗。
下面将介绍PCB阻抗计算的一般步骤和常见方法。
1.理论基础:PCB阻抗计算的理论基础是电磁场理论和电路分析。
其中,电磁场理论涉及导线和平面之间的电感、电容和电阻;而电路分析则涉及传输线和电源之间的线路电感、电容和电阻。
2.PCB结构:3.PCB阻抗计算的步骤:-确定所需阻抗数值:在设计PCB电路板之前,需要根据电路需求和信号特性确定所需的阻抗数值。
常见的阻抗数值有50欧姆和75欧姆。
-确定PCB结构:根据电路需求和阻抗数值,设计PCB的信号层、地层和电源层。
一般来说,信号层之间的间距较小,而信号层与地层或电源层之间的间距较大。
-计算阻抗:使用专业的PCB设计软件或在线计算工具,根据PCB结构和阻抗数值计算阻抗。
一些常见的计算方法包括物理建模方法、电路模型方法和数值模拟方法。
-优化PCB布局:根据计算结果,对PCB的布局进行优化。
可以根据需要调整信号层、地层和电源层之间的间距,或者增加层间引距、增加屏蔽层等。
-信号完整性分析:使用信号完整性分析工具对PCB布局进行验证,检查信号的传输性能是否满足要求。
如果存在问题,可以对PCB进行进一步优化。
4.常见的PCB阻抗计算方法:-物理建模方法:根据导线和平面的尺寸、距离和材料参数,使用物理公式计算阻抗。
这种方法适用于简单的PCB结构和导线几何形状。
-电路模型方法:根据传输线电路模型,将PCB导线抽象为等效电路元件,使用电路分析方法计算阻抗。
这种方法适用于复杂的PCB结构和高速信号传输。
-数值模拟方法:使用计算机仿真软件,对PCB结构进行数值模拟,计算阻抗。
这种方法适用于不规则的PCB结构和高频信号传输。
pcb制作课程设计

pcb制作课程设计一、课程目标知识目标:1. 了解PCB(印刷电路板)的基本概念、发展历程及应用领域;2. 掌握PCB设计的基本原则、流程和技巧;3. 熟悉PCB制作过程中涉及的材料、设备和工艺;4. 了解我国在PCB领域的技术现状和发展趋势。
技能目标:1. 学会使用PCB设计软件进行原理图绘制和PCB布局布线;2. 能够根据实际需求设计简单的PCB电路板;3. 掌握PCB制作过程中的关键步骤和注意事项;4. 提高动手实践能力,能够独立完成PCB样品的制作。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情,激发创新意识;2. 培养学生的团队协作精神,提高沟通与交流能力;3. 增强学生的环保意识,认识到废弃PCB对环境的危害;4. 培养学生严谨、细致的学习态度,提高分析和解决问题的能力。
课程性质:本课程属于电子技术实践课程,旨在让学生在实际操作中掌握PCB 设计制作的基本技能。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的动手能力和探究欲望。
教学要求:结合学生特点,注重实践操作,以学生为主体,充分调动学生的积极性和主动性,实现课程目标。
在教学过程中,将目标分解为具体的学习成果,以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. PCB基本概念:介绍PCB的定义、分类、结构及功能;教材章节:第一章第一节。
2. PCB设计原则与流程:讲解PCB设计的基本原则、设计流程和布局布线技巧;教材章节:第一章第二节。
3. PCB设计软件应用:学习使用主流PCB设计软件进行原理图绘制和PCB布局布线;教材章节:第二章。
4. PCB制作材料与设备:介绍PCB制作过程中涉及的材料、设备和工艺;教材章节:第三章。
5. PCB制作实践:动手实践,完成PCB样品的制作;教材章节:第四章。
6. PCB检测与维修:讲解PCB常见故障的检测与维修方法;教材章节:第五章。
7. PCB发展趋势:介绍我国在PCB领域的技术现状和发展趋势;教材章节:第六章。
南邮pcb板课程设计

南邮pcb板课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解PCB(印刷电路板)的基本概念、设计流程及其在电子制作中的应用。
2. 学生能够掌握电路图绘制、PCB布局、布线等基本设计原则和方法。
3. 学生能够了解并运用PCB设计中常用的电子元件及其封装。
技能目标:1. 学生能够运用电路设计软件(如Altium Designer、Eagle等)进行简单的PCB设计。
2. 学生能够独立完成从电路图绘制到PCB布线的整个设计过程,并生成制造文件。
3. 学生能够对PCB设计进行基本的错误检查和修正。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子制作的兴趣,激发创新意识和动手能力。
2. 学生通过团队合作,培养沟通协调能力和解决问题的能力。
3. 学生在学习过程中,形成严谨、细致、负责的学习态度,提高对工程实践的认识。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,结合理论知识,培养学生的实际操作能力。
学生特点:高年级学生,已具备一定的电子基础知识和动手能力。
教学要求:理论联系实际,注重培养学生的动手能力和创新能力,提高学生解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. PCB设计基础理论:- PCB概念、分类及作用- PCB设计流程及步骤- PCB设计规范与原则2. 电路设计软件应用:- 软件安装与基本操作- 电路图绘制方法与技巧- PCB布局、布线及封装应用3. 常用电子元件及其封装:- 电阻、电容、电感等常用元件的识别与选用- 元件封装类型及特点- 元件库的建立与管理4. PCB设计实践:- 简单电路设计与分析- PCB设计实例操作- 设计错误检查与修正5. 教学内容安排与进度:- 理论教学:占总课时的40%,涵盖1-3部分内容,分配2周时间- 实践教学:占总课时的60%,涵盖4部分内容,分配3周时间- 教材章节:参照教材第X章至第X章内容进行教学6. 教学评估:- 平时成绩:课堂表现、作业完成情况等占30%- 实践报告:设计过程、结果分析等占40%- 期末考试:理论知识和实践技能占30%教学内容确保科学性和系统性,结合教材章节,组织实践教学,使学生在理论学习与实践操作中掌握PCB设计技能。
高速信号走线规则

高速信号走线规则随着信号上升沿时间的减小,信号频率的提高,电子产品的EMI问题,也来越受到电子工程师的关注。
高速PCB设计的成功,对EMI的贡献越来越受到重视,几乎60%的EMI问题可以通过高速PCB来控制解决。
规则一:高速信号走线屏蔽规则在高速的PCB设计中,时钟等关键的高速信号线,走需要进行屏蔽处理,如果没有屏蔽或只屏蔽了部分,都是会造成EMI的泄漏。
建议屏蔽线,每1000mil,打孔接地。
如上图所示。
规则二:高速信号的走线闭环规则由于PCB板的密度越来越高,很多PCB LAYOUT工程师在走线的过程中,很容易出现这种失误,如下图所示:时钟信号等高速信号网络,在多层的PCB走线的时候产生了闭环的结果,这样的闭环结果将产生环形天线,增加EMI 的辐射强度。
规则三:高速信号的走线开环规则规则二提到高速信号的闭环会造成EMI辐射,同样的开环同样会造成EMI辐射,如下图所示:时钟信号等高速信号网络,在多层的PCB走线的时候产生了开环的结果,这样的开环结果将产生线形天线,增加EMI 的辐射强度。
在设计中我们也要避免。
规则四:高速信号的特性阻抗连续规则高速信号,在层与层之间切换的时候必须保证特性阻抗的连续,否则会增加EMI的辐射,如下图:也就是:同层的布线的宽度必须连续,不同层的走线阻抗必须连续。
规则五:高速PCB设计的布线方向规则相邻两层间的走线必须遵循垂直走线的原则,否则会造成线间的串扰,增加EMI辐射,如下图:相邻的布线层遵循横平竖垂的布线方向,垂直的布线可以抑制线间的串扰。
规则六:高速PCB设计中的拓扑结构规则在高速PCB设计中有两个最为重要的内容,就是线路板特性阻抗的控制和多负载情况下的拓扑结构的设计。
在高速的情况下,可以说拓扑结构的是否合理直接决定,产品的成功还是失败。
如上图所示,就是我们经常用到的菊花链式拓扑结构。
这种拓扑结构一般用于几Mhz的情况下为益。
高速的拓扑结构我们建议使用后端的星形对称结构。
pcb布局布线规则

PART 1
基础理论与知识
PCB板层(Printing Circuit Board)
silk screen (Top overlay): 丝印层 solder Mask (Top/Bottom): 阻焊层 Paste Mask (Top/Bottom): 锡膏层 Top: 顶层是元件层 Bottom: 底层是焊接层 Drill Guide(Drill Drawing): 钻孔层 Keep out layer: 禁止布线层,用于设置PCB边缘 Mechanical Layer: 机械层用于放置电路板尺寸 Multi Layer: 穿透层 Vcc Layer: 中间电源层 Gnd Layer: 中间地层
进行PCB设计时应遵循的规则
电源与地线层的完整性规则
对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大
进行PCB设计时应遵循的规则
重叠电源与地线层规则
不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免的中间用地层隔离。
PCB整体布局(例子)
PCB的各种钻孔
PCB有非镀铜孔(NPTH)、镀铜孔(PTH)、过孔(VIA)、埋孔(Buried)、盲孔(Blind)等。
(1).镀通孔(PTH):孔壁镀覆金属来连接中间层和外层导电图形的孔.(2).非镀通孔(NPTH):孔壁不镀覆金属来机械安装和机械固定组件的孔.(如螺丝孔)(3).导通孔(VIA):用于PCB不用层之间的电气连接,(如盲孔和埋孔),不能插装组件引脚或其他增强材料的镀通孔. 盲孔(Buried) :用于多层PCB内层和外层之间的电气连接. 埋孔(Blind) :用于多层PCB内层和内层之间的电器连接.
PCB LAYOUT基础知识

BULK-
PFC Circuit
BULK-
五,1, 环路
經Bulk(VB)+ ; Q1 "D"極從"S"極出至R14回Bulk-此回 路面积须小,尽量不与其它回路共地
五,1,环路
一次侧TOP SWITCH回路尽量短.如下图
五,1,环路
PWM IC 如:384X Rt及Ct尽量靠近IC.且PWM IC Driver (如M9 PIN6 至Main switch 距离最 短)
一个好的PCB外观更能打动客户的心
一个好的产品就是一件艺术品。 好的线路设计,好的功能表现,整齐的零件排
列,美的PCB外观
The end
谢谢大家!
方便生产
文字无叠加,模糊不清 零件无挤压,冲突 贴片零件方向一致,距离合理,方便SMT生产 零件摆放时有考虑过锡炉的方向 PAD密的地方有加阻焊层 孔的小大,PAD的大小合理 大的散热器件拆装方便
节约
正确的线路,节约电子工程师调试的时间 合理的布局,节约测试EMI的成本 优秀的排版,节约生产线的人力物力
二,PCB的分类
按线路走线层数 按板材 其它分类法
二,1. 按线路的层数分
单面板 双面板 多层板
二,2,按材质分:
P.P 纸质酚醛树脂基板 也称之为FR-1 CEM-1 玻璃布表面+绵纸+环氧树脂 CEM-3 玻璃布表面+不织布+环氧树脂 FR-4 玻璃布+环氧树脂
二,3,其它分类法
五,1,环路
两个三极管的基极尽量靠近
五,1,环路
Output Loop 从变压器出經二极管從第一個濾 波電容回变压器. 见下图
loop1
个人pcb工作总结

个人pcb工作总结
个人PCB工作总结。
在过去的一段时间里,我一直在从事PCB设计工作。
通过这段时间的学习和
工作,我积累了一些经验和心得,现在我想在这里做一个总结。
首先,我认为在PCB设计中,最重要的是要有一定的理论基础和技术知识。
在我刚开始做PCB设计的时候,我花了很多时间去学习相关的知识,比如电路原理、布线规则、元器件特性等。
通过不断学习,我逐渐建立了自己的知识体系,这对我后来的工作起到了很大的帮助。
其次,我觉得在PCB设计中,团队合作也是非常重要的。
在我的工作中,我
经常需要和硬件工程师、软件工程师、测试工程师等其他团队成员进行沟通和协作。
只有大家齐心协力,才能够完成一个完整的产品设计。
因此,我学会了如何与其他人有效地沟通和合作,这也是我在工作中取得进步的重要原因之一。
另外,我还发现在PCB设计中,细心和耐心也是非常重要的品质。
因为PCB
设计是一个复杂的工作,需要我们不断地去调整和修改,有时候甚至需要反复尝试。
在这个过程中,如果我们没有足够的耐心和细心,很容易出现错误,从而影响整个设计的质量。
因此,我在工作中一直在培养自己的细心和耐心,希望能够做出更好的设计。
总的来说,通过这段时间的PCB设计工作,我不仅学到了很多专业知识,还
培养了自己的团队合作意识和细心耐心品质。
我相信这些经验和心得会对我的未来工作有很大的帮助,也希望能够在以后的工作中不断提升自己,做出更好的设计。
PCB与信号完整性工程设计原理及方法

电磁波在介质的中的传输速度只与介质的介电常数或等效介电常 数有关。
FR4带状线的典型传输速度为180ps/inch
耦合传输线分析
由于信号之间存在耦合,就引出了有效特征阻抗的概念: 若传输线加相反激励,则有效特征阻抗为:Zo= Z(1-K),即奇模阻抗; 若传输线加相同激励,则有效特征阻抗为:Ze= Z(1+K),即偶模阻抗。 差分阻抗就是奇模阻抗的两倍。K为两根传输线之间的耦合系数。
为传播常数 为特征阻抗
由于R, G 远 小于 jwL、 jwC, 所 以通常所说的 阻抗是指:
Zo = L/C
单根传输线的分析方法(续)
从通解中可以看到传输线上的任意一点的电压和电流都是入射波 和反射波的叠加,传输因此传输线上任意一点的输入阻抗值都是 时间、位置、终端匹配的函数,再使用输入阻抗来研究传输线已 经失去意义了,所以引入了特征阻抗、行波系数、反射系数的概 念描述传输线。
PCB与 信 号 完 整 性 分 析 基 础
目录
前言 信号完整性(Signal Itegrity)概念 信号完整性(Signal Itegrity)原理 信号完整性仿真技术 信号完整性工程设计应用
现代电子设计的挑战
不断缩小的特征尺寸
高速问题更加突出
信号边缘速率越来越快 片内和片外时钟速率越来越高 系统和板级SI、EMC问题更加突出
流与侵害网络的跳变方向一致。
串扰与耦合机理
前向串扰: 1/2Ic-IL 后向串扰: 1/2Ic+IL 在理想情况下,前向串扰是相抵消的,通常IL比Ic大。 后向串扰脉冲幅度饱和,宽度是信号在平行耦合线长度上传输时间 的两倍,前向串扰脉冲宽度与驱动信号上升时间相同,幅度随耦合 长度增加而增加,最终达到饱和。
Allegro PCB SI 仿真理论知识

Allegro PCB SI仿真随着微电子技术和计算机技术的不断发展,信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。
借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest仿真软件,利用IBIS模型,对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法,可以发现信号完整性问题,根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计,从而缩短设计周期。
本文概要地介绍了信号完整性(SI)的相关问题,基于信号完整性分析的PCB设计方法,传输线基本理论,详尽的阐述了影响信号完整性的两大重要因素—反射和串扰的相关理论并提出了减小反射和串扰得有效办法。
讨论了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并对仿真结果进行了分析。
研究结果表明在高速电路设计中采用基于信号完整性的仿真设计是可行的, 也是必要的。
【关键字】高速PCB、信号完整性、传输线、反射、串扰、仿真AbstractWith the development of micro-electronics technology and computer technology,application of signal integrity analysis is the only way to solve high-speed system design. By dint of SpecctraQuest which is a powerful simulation software, it’s a simple and doable analytical method to make use of IBIS model to analyze signal integrity on high-speed signal lines before component placement and routing. This method can find out signal integrity problem and make optimization design on interrelated problem of signal integrity. Then the design period is shortened.In this paper,interrelated problem of signal integrity, PCB design based on signal integrity, transmission lines basal principle are introduced summarily.The interrelated problem of reflection and crosstalk which are the two important factors that influence signal integrity is expounded. It gives effective methods to reduce reflection and crosstalk. The establishment of emulational model based on SpecctraQucst is discussed and the result of simulation is analysed. The researchful fruit indicates it’s doable and necessary to adopt emulational design based on signal integrity in high-speed electrocircuit design.Key WordsHigh-speed PCB、Signal integrity、Transmission lines、reflect、crosstalk、simulation目录第一章绪论 (5)第二章 Candence Allegro PCB简介 (6)2.1 高速PCB的设计方法 (6)2.2 SpecctraQuest Interconnect Designer在高速信号印刷板设计中的应用.72.3 PCB板的SI仿真分析 (8)第三章信号完整性分析概论 (12)3.1 信号完整性(Signal Integrity)概念 (12)3.2 信号完整性的引发因素 (12)3.3 信号完整性的解决方案 (14)第四章传输线原理 (15)4.1 传输线模型 (15)4.2 传输线的特性阻抗 (16)第五章反射的理论分析和仿真 (19)5.1 反射形成机理 (19)5.2 反射引起的振铃效应 (20)5.3 端接电阻匹配方式 (23)5.4 多负载的端接 (28)5.5 反射的影响因素 (29)第六章串扰的理论分析和仿真 (34)6.1 容性耦合电流 (34)6.2 感性耦合电流 (35)6.3 近端串扰 (36)6.4 远端串扰 (38)6.5 串扰的影响因素 (41)第七章结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (47)附录:A/D、D/A 采样测试板原理图和PCB板图 (61)第一章绪论随着信息宽带化和高速化的发展,以前的低速PCB已完全不能满足日益增长信息化发展的需要,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PCB电源完整性设计与分析的开题报告

高速PCB电源完整性设计与分析的开题报告一、选题背景及意义随着电子产品的不断发展和成熟,越来越多的高速PCB电路出现在各个领域中。
而其中电源完整性问题一直是设计者必须面对的一个难题。
电源完整性问题指的是电源与地引发的高频噪声干扰问题,它包括两个方面:一是电源噪声对系统各个部分的影响,二是电源引起的系统级噪声对电源本身的影响。
在高速PCB电路设计中,电源完整性是影响系统性能和稳定性的重要因素。
因此,采取一些有效的电源完整性设计和分析方法,对于提高系统性能,降低系统噪声,保证系统稳定性和安全性,具有非常重要的意义。
二、课题研究目的本课题主要旨在深入分析高速PCB电路中的电源完整性问题,了解影响电源完整性的因素和影响机理。
并从这些方面出发,探索出一些有效的电源完整性设计与分析方法,以提高系统稳定性,降低系统噪声,保证系统安全性和稳定性。
三、研究内容和步骤(1) 研究电源完整性的理论基础,包括信号传输、信号回路,以及电源与地之间的不平衡等方面。
(2) 研究高速PCB电路中的电源完整性问题,包括电源噪声对系统各个部分的影响,以及电源引起的系统级噪声对电源本身的影响。
(3) 研究电源完整性设计和分析的方法和工具,如电源滤波器、终端阻抗匹配等方法。
(4) 通过实验和仿真等方法,验证不同电源完整性设计方法的有效性和可行性,以支持电源完整性设计和分析的实践应用。
四、研究预期成果通过本课题的研究,预计可以得到以下成果:(1) 深入分析电源完整性问题的导致因素和影响机理,掌握设计高速PCB电路中所需的电源完整性理论基础知识。
(2) 探索出一些可行可靠的电源完整性设计和分析方法,提高系统的稳定性和可靠性,降低系统噪声。
(3) 实验和仿真结果的验证,以支持电源完整性设计和分析的实践应用。
同时,也为后续的电源完整性相关研究提供一些有价值的参考和借鉴。
五、论文结构安排本文整体分为六个部分:第一部分为绪论,介绍了选题背景和意义、即课题研究目的、内容和步骤,并提出本课题的预期成果。
PCB单面板设计

PCB单面板设计PCB(Printed Circuit Board),即印刷电路板,是电子元器件组装与连接的基础,广泛应用于电子产品设计及制造领域。
单面板是其中常见的一种电路板,指的是电路板仅有一面覆铜层。
PCB单面板设计是电子工程师工作中不可或缺的一项技能。
下面我们将从设计流程、理论知识、实际应用和注意事项四个方面来探讨单面板设计。
一、设计流程1. 确定电路板的尺寸。
首先根据电路板的实际应用场景,确定电路板的长宽,以及样板或原型的尺寸。
2. 编写电路图。
将电路分解成各个模块,然后利用电路设计软件编写电路图,实现模块的连接和功能。
3. 进行布线。
将电路图转化为PCB布局文件。
在布局文件中实现各模块的位置和布线,使得电路板的形状和布局达到最优化。
4. 适配外围元器件。
根据实际应用需求,调整和匹配电阻、贴片电容等外围元器件。
5. 生成规则检查文件。
使用电路设计软件自动检查PCB布局文件是否符合电路板布局规则和设计规范。
6. 进行调试和测试。
对电路的连接和信号的稳定性进行调试和测试,同时优化电路设计和布线方案。
7. 生成硬件设计文档。
根据布局文件和调试测试结果生成相关的文档和图纸,以便于制造电路板。
二、理论知识1. PCB厚度和材料PCB的厚度通常在0.8到1.6mm之间,主要取决于工作环境和应用场景。
电路板的材料有常见的FR-4玻璃纤维材料、铝基板、陶瓷基板和五氧化二钼PCB等。
2. PCB布线的原则正确布线是保证电路稳定性和信号质量的重要保障。
布线的原则主要包括:(1)按照信号处理顺序进行布线。
(2)考虑短路、开路、干扰和信号延迟等因素。
(3)实现模块之间的完整性和可维护性。
(4)合理安排电源和地线的位置和数量。
3. PCB生产工艺PCB生产过程中,主要包括印制、补铜、镀铜、钻孔、贴膜等环节。
在设计PCB时需要考虑生产工艺和成本因素,使电路板的设计能够高效生产和维护。
三、实际应用PCB单面板设计广泛应用于电子产品的制造和生产领域,主要用于数字电路、模拟电路、RF电路和微处理器等领域。
高速PCB设计经验与体会

Vo _9 l1
No 1 .6
电 子 设 计 工 程
Elc r n c De i n En i e rn e to i sg g n e i g
21 0 1年 8月
Aug 201 . 1
高速 P B设计 经验 与体会 C
齐 志 强
( 国 空 空导 弹研 究 院 河 南 洛 阳 中 4 10 ) 70 9 Nhomakorabea’
随 着 数 字 化 技 术 的 飞 速 发 展 . 速 模 数 转 换 器 和 超 大 规 高
模 集 成 电路 等 器 件 的广 泛 应 用 , 速 P B设 计 已 成 为 数 字 系 高 C 统 设 计 中 的 主 流 技 术 . 个 高 速 系统 能 否 正 常 工 作 很 大 程 度 一 上 取 决 于 P B的 设 计 。高 速 P B设 计 是 一 项 工 程 性 很 强 的 C C 复 杂 技 术 ,它 不 仅 要 求 设 计 人 员 具 有 扎 实 的 电 路 理 论 基 础 , 还 要 有 丰 富 的实 践 经 验 。高 速 P B设 计 规 则 很 多 , 繁 复 杂 C 纷 的 设 计 规 则 有 时 还 会 互 相 冲 突 , 就 要 靠 设 计 人 员 依 据 实 践 这 经 验 根 据 具 体 情 况 来 选 择 . 入 门者 遇 到 此 类 问题 往 往 无 所 初
Q h・i g X i a Z qn
( hn C iaAi on s i a e r reMi l Ac d my, o a g4 1 0 b se Lu y n 7 0 9,C ia) hn
Ab t a t sr c :Hih- p e CB d sg a e o h i te m n d gt ls se d sg ,a d i af cs t e p r r n e g s e d P e in h s b c me t e ma n sr a i i i y tm e i n n t f t h e f ma c a e o d r cl v n te f n t n o es s m. o lwi gt ese f C e in , h r cp e f h C e i na e ca s e i ie t e e c i f h y t y h u o t e Fl o n tp o B d s h P g t e p i il so eP B d s r ls i d w t n t g i f h t ee p r n eo u h ra c r i gt h ih s e d P e i nr q ie n . h r c p e r ih s e d P B d s n a o t h x e e c f t o c o dn t eh g p e CB d sg e u r me t T ep n il s o g — p e C e i b u i a o i f h g P Bscu C t k p,c mp n n s l c me t r u d meh d a d P a o t r ie u n d t i,i a s h wss me p o lms a o o e t ’p a e n ,g o n t o n CB ly u e gv n o ti e al t lo s o o r b e a t a h u db oi e u n C e i n T eh g p e CB d sg e olwst er lsme t n d i i p p r n a w h t o l en t d d r g P B d s . h ih s e d P e i n d f l s c i g o u e n i e n t s a e d h sl h o h a o
SI、PI及高速电路设计与案例分析

SI、PI及高速电路设计与案例分析培训培训对象:从事开发部门主管、SI工程师、硬件设计开发工程师、PCB LAYOUT 工程师、电源设计开发工程师、硬件测试工程师、系统工程师、质量经理、质量管理工程师、结构设计工程师、生产工艺工程师等。
课程目标:本课程结合讲师多年的实战工作经验,详细介绍了信号完整性(SI)、电源完整性(PI)较完整的知识体系,以及各种不同的信号完整性问题在实际项目中的体现,特别是讲师最近在GHz高速信号领域的一些研究成果。
通过理论和实践相结合的培训方式,帮助电子行业工程技术人员在理解高速信号传输本质的基础上,掌握分析SI问题的工具和技巧,提高在PCB 产品设计和布线方面的专业技能,为企业培养优秀的SI工程师和项目管理人员,提高产品性能质量和可靠性,增强产品的市场竞争力。
【主办单位】中国电子标准协会培训中心【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司培训时间:3天课程大纲:(蓝色内容为本讲师独有,区别于其他培训课程)1. SI设计概述1) 什么是高速系统设计?2)高速系统设计挑战2. SI,PI设计理论基础及实例说明1) 正确理解信号完整性的定义a) 信号完整性问题的起源b) 解决信号完整性的方法学问题c) 信号完整性分析目的(SI工程师的工作内容)2) 传输线理论(Maxwell方程和电报方程)a) 实例1:在实践中掌握传输线阻抗特征b) 实例2:常用的传输线结构分析c) 实例3:耦合传输线的原理和结构分析3) 传输线的损耗a) 实例4:趋肤效应对传输线的影响b) 实例5:介质损耗对传输线的影响c) 实例6:损耗与频率的关系4) 反射与匹配a) 实例7:信号反射机理分析b) 实例8:不同拓扑结构对信号完整性的影响c) 实例9:反射的消除和预防d) 常见匹配方法及应用原则5) 串扰与耦合a) 信号串扰机理b) 实例10:感性串扰c) 实例11:容性串扰d) 实例12:串扰模型e) 实例13:串扰的实例分析-- 前向串扰和后向串扰g) 影响串扰的因素6) SSN同步开关噪声a) SSN介绍b) 影响SSN的主要因素c) SSN主要分析参数d) 降低SSN的主要措施e) 实例14:在设计中考虑SSN7) 电源完整性分析(PI)a) PI介绍b) 实例15:目标阻抗c) 实例16:电源平面的层次化设计d) 电源平面的谐振特性分析e) 去耦电容的原理和设计应用f) SSN噪声分析g) 电源等效电路模型VRM8) 时序分析a) 数字电路的时序分析b) 时序分析方法和过程c) 时序裕量分析需考虑的因素d) 实例17:时序分析实例9) 正确认识高速信号的回流路径(参考平面)a) 什么是高速信号的回流路径(参考平面)b) 回流路径(参考平面)的不连续对高速信号的影响c) 实例18:如何选择回流路径(参考平面),地还是电源?d) 实例19:如何保证系统级的一致连续性?3. SI分析中器件模型的选择和使用1) 器件封装对信号的影响2) 接插件对信号的影响3) 器件模型技术a) 仿真模型类型b) IBIS模型和SPICE模型c) 实例20:IBIS模型的基本元素d) IBIS模型的获取e) 实例21:IBIS模型验证和使用4. SI分析流程1) 设计需求分析(数据整理和规划):2) 前仿真阶段3) 后仿真阶段4) 测试验证5. DDR案例分析和实习1) DDR技术介绍2) DDR设计实例讲解3) DDR,DDR2和DDR3技术对比分析6. SI/PI仿真软件介绍1 常见SI分析软件的特点和应用2 如何选择适合的仿真软件7 GHz高速差分信号的设计技巧(本章内容全部是实例分析和理论讲解相结合)1) GHz高速差分信号技术现状和发展趋势2) 高速差分信号的仿真技术:S参数的解读和AMI模型案例分析:S参数和AMI模型3) GHz高速差分信号通路设计技巧4) GHz系统的设计方法和经验介绍5) 实例讲解:GHz高速差分信号通路设计回流路径、工艺参数、过孔、(预)加重、ISI,8 Jitter的分析与测量技术1) 高速信号和Jitter特征介绍2) Jitter的组成分量分析3) 如何在测量中分离各Jitter分量4) GHz高速测量系统组成9. 经验交流1) SI工程师所必备的知识结构2) 如何成为SI工程师老师介绍:邵鹏老师IBM高级硬件工程师,研究员。
PCB板设计制作大纲(课程标准)

PCB板设计制作大纲(课程标准)***************电子CAD及PCB板制作课程标准课程代号:107102学时数:64 理论教学时数:0 实践教学时数:64 适用对象:应用电子技术专业学生开课单位:编写人:编写时间:一、课程概述(一)课程性质本课程是应用电子技术专业的职业基础课,该课程以“电路分析基础”“数字电子技术”、“模拟电子技术”课程的学习为基础,通过本课程的学习,让学生掌握电路原理图绘制、原理图库编辑与管理、布局、布线、印制电路板(PCB)封装库编辑与管理的基本方法,使学生熟悉PCB板制作的工艺流程,能按照相关要求和标准绘制电路原理图,能根据要求绘制相应的印刷板图,能根据印刷板图制作电气功能完整的PCB板。
从而为培养学生电子产品设计与制作技能打下基础。
本课程是进一步学习“微控制器的选择与应用”、“小型智能电子产品开发”等课程的基本保障。
(二)课程基本理念本课程教学的指导思想是:采用任务驱动法的教学方式,以任务为主线,教师为主导,学生为主体,将学生的学习活动与任务相结合,围绕任务展开学习,以任务的完成情况作为检验的重要依据,使学生主动探究、实践、思考后,运用相关知识解决问题的综合能力。
本课程要求使Protel DXP 2004为设计工具,完成PCB板的设计、布局、布线规划;然后在PCB制板实训室里,采用相应仪器,通过曝光、显影、蚀刻、打扎、焊接、检验测试等工艺完成PCB板的制作与检测。
(三)课程设计思路本课程是依据“PCB设计与制作工程师”工作领域设置的。
其总体设计思路是采用任务驱动教学模式,突出工业应用领域的电子技术特色,使学生掌握电路原理图设计绘制的基本方法,掌握电路原理图库编辑与管理的基本方法,掌握PCB布局的基本方法与规则,掌握PCB布线的基本方法与规则,掌握PCB封装库编辑与管理的基本方法,使得学生能按照相关要求和标准绘制电路原理图;能根据要求绘制相应的印刷板图;能根据印刷板图制作PCB 板,且电气功能完整。
Candence使用手册_仿真分册

Candence使用手册_仿真分册前言PCB仿真Cadence软件是我们公司统一使用的原理图设计、PCB设计、高速仿真的EDA工具。
进行仿真工作需要有很多方面的知识,须对高速设计的理论有较全面的认识,并对具体的单板原理有一定的了解,还需具备仿真库的相关知识等。
在这个分册中仅对仿真软件的使用进行较详细的阐述,还介绍高速设计的一些相关理论,仿真过程是基于Allegro SPB 15.7的PCB SI模块进行的。
其他知识,如仿真库的知识、约束管理器等请参阅专门的使用手册。
在此非常感谢网络南研 EDA和本部 EDA对此手册的支持。
第一章高速设计与PCB仿真流程本章介绍高速PCB仿真设计的基础知识和重要意义,并介绍基于Cadence 的Allegro SPB15.7的PCB仿真流程。
1.1高速信号与高速设计随着通信系统中逻辑及系统时钟频率的迅速提高和信号边沿不断变陡,PCB的走线和板层特性对系统电气性能的影响也越发显著。
对于低频设计,走线和板层的影响要求不高甚至可以完全忽略不计。
当频率超过 50MHz时,PCB走线则必须以传输线考虑,而在评定系统性能时也必须考虑 PCB 板材的电参数影响。
当系统时钟频率达到120MHz及更高时,就只能使用高速电路设计方法,否则基于传统方法设计的PCB将无法工作。
因此,高速电路设计技术已经成为电子系统设计师必须采取的设计手段,只有通过使用高速电路设计师的设计技术,才能实现设计过程的可控性。
高速系统的设计必须面对互连延迟引起的时序问题以及串扰、传输线效应等信号完整性问题。
通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ,而且工作在这个频率之上的电路占整个电子系统的一定份量(比如说1/3),就称为高速电路。
实际上,信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高,是信号快速变化的上升沿与下降沿(或称信号的跳变)引发了信号传输的非预期结果。
因此,通常约定如果线传播延时大于1/2数字信号驱动端的上升时间,则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应,见图1-1所示。
第八章 HFSS微波仿真

8-1 HFSS基本介绍
2003 年 5 月 Ansoft 公司发布了 HFSS 的最新版本 V9 , v9.2是基于物理原型的 EDA设计软件。依靠其对电磁场精 确分析的性能,使您能够轻松建立产品虚拟样机。 Ansoft HFSS v9.2最重要的新功能就是在PC机上能够 利用3GB的内存空间,这极有效地拓展了HFSS的仿真计算 能力,此外运用HFSS v9.2的用户自定义编程模块(UDP) 能方便建立各种模型及元件库。同时,具备与Ansoft Designer、Nexxim动态链接的特性:通过动态参数化链接, 在 RF/ 数模混合电路仿真中实现与三维电磁场的协同仿真。
5. 电磁场与系统电路集成协同仿真设计能力。
8-1 HFSS基本介绍
HFSS设计的新特点 1. 2. 3. 4. 精确 快速 方便易用 工程实用—参数化扫描、优化设计、敏感性分析、公差 统计 5. 电磁场与系统、电路集成协同仿真设计
8-1 HFSS基本介绍
五、 HFSS的应用领域
1. 射频和微波器件设计 对于任意三维高频微波器件,如波导、滤波器、耦合 器、连接器、铁氧体器件和谐振腔等, HFSS 都能提供工 具实现 S 参数提取、产品调试及优化,最终达到制造要求。 2. 天线、阵列天线和馈源设计 HFSS是设计、优化和预测天线性能的有效工具。从简 单的单极子天线到复杂雷达屏蔽系统及任意馈电网络HFSS 都能精确地预测其电磁性能,包括辐射向图、波瓣宽度、 内部电磁场分布等。
8-1 HFSS基本介绍
一、 HFSS发展历程 HFSS–High Frequency Structure Simulator(高频电磁 场仿真)软件由美国 Ansoft 公司开发的世界上第一个商业 化的三维结构电磁场仿真软件,是目前国际上主流的三维 高频电磁场仿真软件之一。 HFSS 是一种基于物理原型的 EDA设计软件。 HFSS8.0中增加了以下主要功能:模式到节点的转换; 端对端的节点模型产生、求解及后处理;可输出高精度宽 带SPICE模型;全波Spice(Full-Wave Spice);自适应插值 扫频算法;支持集总电阻、电容和电感部件。
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• 微带线的辐射损耗
– 辐射不但会形成损耗,还会对周围系统带来干扰 – 加大介质厚度H、减小导线宽度W、提高导体介质基片的光洁度可以减小欧姆损耗;但是加大介 质厚度H和减小W将增加辐射损耗,因此要权衡 – H和W的确定,不但要考虑损耗因素,还要考虑单模传输条件、特征阻抗等 – 由于微带线损耗过大,不宜作为微波系统之间的传输线,仅用做板级或者芯片级互联
P.10
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微带线的损耗
• 微带线导体表面的欧姆损耗
– 介质基片厚度减小,则两导体间磁力线密度增大,损耗将增加 – 导体表面光洁度下降,或者导体电导率减小,损耗增加 – 由于趋肤效应存在,工作频率升高损耗增加
• 微带线介质损耗
– 物理机制是介质中的漏电,电子在微波激励下的热振动等
P.1
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“高频” 还是 “高速”
• 高频信号和高速信号之间没有联系?
– 频率变高时,对应的建立保持时间也会随之改变,为了保证足够的有效信号宽度,上升、下降时 间也会随之变小 – 例如 100M HZ的信号,上升下降时间分别为1nS, 那么有效信号宽度是 10-1-1 = 8 nS,如果频率 上升到200M HZ,如果不减小上升下降时间的话 信号宽度仅剩 5-1-1 = 3 nS
• 带状线
– 带状线是一条位于两层导电平面之间的电介质中的铜带 线 – 特性和微带线类似
• 差分传输线 • 差分阻抗
– Zdiff = 2 ∗ Z0 ∗ 1 − ������
P.9
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微带线
• PCB中,微带线是一种用电介质将导线与接地平面隔开的传输线 • 导线的厚度、宽度、与地平面的介质厚度以及电介质的介电常数决定了微带线的特征阻 抗大小 • FR-4材料(介电常数在4.5~5之间) • 微带线W越大,Z越小;W远大于介质厚度 H时,精度较高,否则就需要修正。W远大 于H是目前工艺能实现的 • 特征阻抗Z和传输延迟都是工作频率的函数 工作频率升高时,微带线的色散将增大,基 于准静态分析法的近似公式精度变差。因此 毫米波(30G以上)频段,微带线电路的理 论计算比较困难 • 频率低于4G,可以忽略色散效应 • 频率升高,介电常数也增大
• 差分传输会存在以下两种情况
– 差模信号方式
– 共模信号方式
P.13
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差分阻抗
• 差分驱动端发出的信号是
• 接收端输入的有效信号是
• 由此可以看出,每根传输线上具有一半的差分信号能量,其差模传输阻抗为 所以从整个要传输的差分信号Vdiff 的角度看,其传输阻抗就应该为单线差模阻抗的2倍 (因为单根线上的传输电流没有改变,而最终接收端接收到的差分信号为完整的VDiff)
• 由于以上各种阻抗特性的不可控带来的高速信号畸变或者电源系统紊乱,最后影响到系 统的EMI
• 总而言之,在高速系统中,所有的工作特性都取决于组成系统各部分的阻抗特 性,所有的现象都可以用阻抗特性来解释
P.16
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瞬时阻抗和特征阻抗
• 当信号在传输线上传输时,每向前传输一个等效电路(∆x)都要在所经过的路 径上建立相应的电磁场,依据阻抗定义,此最小单元的等效阻抗就是此刻的瞬 时阻抗。
• 50欧单线传输阻抗设计出100欧的差分阻抗 • 工程上普遍使用的差分阻抗计算公式为:
P.14
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阻抗的困惑
• 微带线A的“阻抗”为零,因为它是一段铜线,可以认为为零 • 微带线A的“阻抗”为无穷大,因为它末端开路 • 微带线A的“阻抗”为Z0,是它的特征阻抗值
P.15
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为什么要考虑阻抗
• 由于传输线的阻抗不连续,引起信号的反射,从而引起信号本身的畸变
• 由于传输线的耦合(耦合是阻抗构成的一部分),引起信号间的串扰,造成邻近区域信 号的畸变
• 由于电源系统某个区域的分布阻抗过大,是的该区域供电不足,谐振,从而造成相关器 件的性能损失甚至混乱失效
P.11
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带状线
• 带状线是一条位于两层导电平面之间的电 介质中的铜带线
• 特性和微带线类似
P.12
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差分传输线
• 和单端传输线一样,查分传输线也有微带线和带状线两种形式,其等效电路模型和分析 方法与单端信号基本一致
反射系数推倒过程
• X=0处电压电流表达式
• 该传输线特征阻抗为Z0,有如下等式
• 从负载端看,电压电流的关系
• 将I0表达式带入,消除I0项
同理导出在源端反射系数
• 得到负载端的反射系数
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微波传输介质
• 微带线
– PCB中,微带线是一种用电介质将导线与接地平面隔开 的传输线 – 铜皮厚度、线宽、走线与接地面之间的介质厚度以及电 介质的介电常数决定了微带线阻抗的大小
• 信号不停地传播,那么对于每个时刻,信号传输到传输线的某个特定单元位置 ,由这个位置上的等效电路构成的阻抗,就是该信号此时的瞬时阻抗
• 瞬时阻抗和信号传输的时刻相关,也和传输线的位置相关
• 理想情况,如果每个时刻,该传输线上的每个最小传输单元的等效电路,其物 理特性完全一致。此时信号在传输线上传输时,每个瞬时阻抗都完全一致,我 们就将瞬时阻抗定义为该传输线的特征阻抗
P.3
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微波电磁波简介
• 频率为300M~300G HZ的电磁波称做微波,波长范围在1m~0.1mm之间 微波波段 UHF SHF EHF 波长 1m~10cm 10cm~1cm 1cm~1mm 频率 300M~3G 3G~30G 30G~300G
根据电磁波频率、波长与速度的关系 f xλ= 3 ∗ 108 ������/������可知,微波的波长如 上表所示,对于微波波段的划分和命名,国内外还有多种方法,此处不再罗列和 介绍
P.18
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“阻抗”困惑之答案
• 微带线A阻抗为零,因为它是一段铜线
– 这种理解是吧导线A当作一个导体,混淆了导体A一端到另一端的直流电阻和我们这里说的阻抗概 念。导体A的直流电阻的确为零,但它不是我们研究的对象
• 微带线A的阻抗为无穷大,因为它末端开路
– 这种理解比第一种更近了一步,是把导体A及相应的回流路径当作传输线来看待,这个是对的。 但是,作为传输线的阻抗,应该是具有瞬时的时间意义,是信号在传输线中高速行进过程中表现 的物理特性。当信号到达传输线A的末端,并已经建立起稳态过程后,就失去了阻抗的瞬时意义 ,如果根据这个判断阻抗是“开路,无穷大”是不对的
• 微带线的阻抗为Z,
– 此种理解完全了解了阻抗的含义,这里的阻抗是指A的瞬时阻抗,绝非电阻
P.19
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Thanks!
P.20
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• 不同工作频率的微波系统具有不同的技术特性、生产成本也用途 • 工作频率越高,大气传输和传输线传输的传输损耗越大
P.4
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微波传输线
• 微波等效电路物理量
物理量 低频电路系统 传输系统 电路模型 物理量 微波电路系统 传输系统 电路模型 电压、电流、电阻、电容、电感 可见回路形式电路 分立元件电路、集总模型 功率、损耗、特征阻抗、传输模式 可见和不可见介质回路形式、大气,波导和传输线等 麦克斯韦方程,等效分布模型
高速PCB设计仿真与分析
—— 科通数字技术
COMTECH Electronics Co., Ltd.
高速电路
• 凡是大于50MHz的信号,就是高速信号 • 信号是否高速和频率没有直接关系,而是信号上升/下降沿小于50 ps时 就认为是高速信号 • 当信号所在的传输路径长度大于1/6 λ,信号被认为是高速信号 • 当信号沿着传输路径传输,发生了严重的趋肤效应和电离损耗时,被认 为是高速信号
P.5
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微波传输线
• 微波传输线等效电路
– Y = ������ + ������������������
2
– Z = ������ + ������������������ – ������������ = –
2
• 有损传输线
• 无损传输线
������ ������
������+������������������ ������+�������������������������
– ������ ≪ ������������������
– 因此对于损耗不大的传输线我们也近似等效 无损传输线分析
微波传输线等效电路
• 连续并且均匀的传输介质 的由来
P.17
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为什么是50欧
• 历史原因,早期的电子仪器,已经设计成要求信号传输阻抗为50欧母,很多的 电子系统测试仪器已经按照这个接口标准,设计成50欧,延续历史习惯原因 • 50欧的传输阻抗设计,有利于目前工艺技术和设备参数进行大规模生产 • CMOS器件的输出阻抗一般在 几十欧姆 • 使用50欧姆传输阻抗设计,是 对功耗、串扰、匹配、信号延 迟、负载电容以及系统集成等 几个方面的综合权衡的考虑, 有利于整个系统的性能优化
• 高频 == 高速?
– 不尽然,但是频率升高会带来 高速问题,是充分条件而非充要 条件 – 不能仅仅从频率上判断是否是高 速信号,而应该分析其包含的高 频分量,其实就是边沿速度。