PCB设计每日十问—布线、信号汇总

1. 减少 EMI 问题的叠层安排：解决 EMI 不能仅靠 PCB，需从系统考虑。层迭对 EMI 关键在于提供信号最短回流路径、减小耦合面积以抑制差模干扰。同时，让地层与电源层紧耦合且地层适当外延于电源层，利于抑制共模干扰。
2. 铺铜原因：铺铜主要有几方面因素。其一，从 EMC 角度，大面积地或电源铺铜有屏蔽作用，特殊地如 PGND 可防护。其二，基于 PCB 工艺要求，为保证电镀效果、层压不变形，布线少的板层需铺铜。其三，满足信号完整性需求，给高频数字信号完整回流路径并减少直流网络布线，此外还有散热及特殊器件安装需求等。
3. 含 DSP 和 PLD 系统布线注意事项：需关注信号速率与布线长度的比值，若传输线时延和信号变化沿时间可比，要考虑信号完整性问题。多个 DSP 时，时钟、数据信号走线拓扑会影响信号质量及时序，需重点留意。
4. 布线工具推荐：除 PROTEL 外，还有不少优秀布线工具，如 MENTOR 的 WG2000、EN2000 系列，powerpcb，Cadence 的 allegro，zuken 的 cadstar、cr5000 等，它们各有优势。
5. 信号回流路径解析：信号回流路径即 return current。高速数字信号传输时，从驱动器经 PCB 传输线到负载，再由负载沿地或电源最短路径返回驱动器端，地或电源上的返回信号就是它。如 Dr.Johson 所述，高频信号传输是对传输线与直流层间介质电容充电过程，SI 分析的就是相关电磁特性及耦合情况。
6. 接插件 SI 分析方法：IBIS3.2 规范中有接插件模型描述，一般用 EBD 模型，特殊板如背板需 SPICE 模型。也可通过多板仿真软件（HYPERLYNX 或 IS_multiboard），输入从接插件手册获取的分布参数来分析，虽不够精确但在可接受范围即可。
7. 端接方式介绍：端接也称匹配，按匹配位置分有源端匹配和终端匹配。源端匹配多为电阻串联匹配，终端匹配方式多样，有电阻上拉、下拉、戴维南匹配、AC 匹配、肖特基二极管匹配等。
8. 决定端接方式的因素：匹配方式一般由 BUFFER 特性、拓扑情况、电平种类和判决方式决定，同时要考虑信号占空比、系统功耗等因素。
9. 端接的规则：数字电路重时序，加匹配为改善信号质量，在判决时刻获确定信号。对于电平有效信号，保证建立、保持时间前提下要信号质量稳定；对于延有效信号，保证信号延单调性且变化延速度满足要求。可参考 Mentor ICX 产品教材及《High Speed Digital design a hand book of blackmagic》相关内容。
10. 器件仿真方式：IBIS 模型是行为级模型，不能用于器件逻辑功能仿真。功能仿真需用 SPICE 模型或其他结构级模型来进行电路的板级和系统级仿真。