基于 Polar Si9000e 计算传输线特征阻抗的全攻略

伴随近几年集成电路制程工艺的进步,PCB 传输线上信号的频率逐年提高,非常容易导致信号在传输过程当中,由于受到传输线的阻力而出现插损(插入损耗,单位为分贝),这种信号在传输过程中受到的阻力被称为特性阻抗或者特征阻抗。换而言之,如果信号在传输过程当中,传输路径上的特征阻抗发生了变化,信号就会在阻抗不连续的结点发生反射。因而 PCB 上的传输线仅仅只解决的问题还远远不够,还需要进一步确保其传输链路上特性阻抗的匹配和连续。

英国宝拉 POLAR 公司推出的 Si9000e,正是一款这样可以预测 PCB 走线阻抗的计算工具,该工具已经成为高速电路设计当中,必不可少的辅助工具。该工具提取了 100 余种 PCB 传输线的典型结构,并且基于这些结构对指定频率下的传输线阻抗进行建模计算。Si9000e 将影响 PCB 传输线阻抗的主要因素:板材厚度顶层走线宽度铜泊厚度走线周围的包地间距表面绿油的厚度 作为输入参数,就可以计算出表面单端/差分共面单端/差分类型走线的阻抗。

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《PCB 电流与信号完整性设计》读书笔记

《PCB 电流与信号完整性设计》英文名称是《PCB Currents How They Flow, How They React》,作者是 UltraCAD 公司的创办者 Douglas Brooks,全书着重于物理概念,避免复杂的数学推导,阐述了基本电路的电流源、电流造成的信号完整性问题,以及如何解决串扰和电磁干扰问题。主要内容包括:温度漂移传输线反射耦合电流功率分配趋肤效应介电损耗通孔等,并且给出了每个常见问题的实用设计方案。

全书分为四个部分,其中第一部分电流的性质介绍了电流的基本定义,第二部分基本电路中电流的流动包括了电阻电路、电抗(电容、电感)电路、以及阻抗相关的内容,第三部分则介绍了电压源与电流源,第四部分电路板上的电流则介绍了 PCB 上引入的各种信号完整性问题。

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PCB 基本布线规范与设计原则

优秀的 PCB 设计者同时也是出色的艺术家,但是伴随 5G 的全面商用以及物联网设备的普及,电路板走线越来越精密,信号频率日益提高,电磁干扰问题日趋严重,PCB 设计人员不得不去面对一个现实问题:PCB 电路板已经开始像一个具有电阻、电容、电感的组件,而非像过去 10 年前那样仅仅作为线路连接的平台。电磁兼容性信号完整性的问题日益突出,对于 PCB 布线与元器件布局的要求越来越高。

本文首先介绍了 PCB 制造工艺与元器件封装相关的知识,然后重点讨论了笔者工作过程当中总结的一些 PCB Layout 方面的基本布线规范与设计原则。当然,信号完整性作为一个比较系统的工程化问题,这些经验与原则并非绝对适用于任意场合,实际布线时仍然需要具体问题具体分析,结合实际的工况进行设计。而对于信号完整性方面的各类繁杂问题,将会专门新开一篇文章另行讨论。

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