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适应高速需求的PCB
PCB Suitable for High Speed Requirement
今后高速化PCB技术集中反应在如下3个方面:(1)考虑到噪声和延迟的PCB图形设计技术;(2)在PCB生产制造过程里,关键在于阻抗控制技术和传播延迟时间的控制技术;(3)以PCB的阻抗参数为代表的电性能评价技术。
PCB图形设计技术
当进行PCB图形设计时,作为用于预测高速工作状态的工具,可使用传输线路模拟技术。例如,Viewlogic公司的模拟工具XTK,利用它可以分析6线路的信号传输波形。通过利用这种工具事先进行模拟时,输入PCB的图形设计信息和电路里使用的电子元器件的电性能信息后,便可解析出串扰、布线电容量和信号传送波形。经过这种事先模拟分析,设计者在设计PCB图形时,能作到心中有数,可摆脱以往的经验设计的束缚。
多层PCB制造技术
高速化多层PCB上有着数不清的纵横交错排列的信号传输线,即要保证必要的电性能又要便于加工制造。为此,人们通过长期的研究与开发,形成图1所示的信号线模和特性阻抗表达式。在高速化的多层PCB制造过程中,可根据图1中所示的参数,忠实地实现PCB设计要求。从中不难看出,为了获得高精度的阻抗控制的PCB,严格控制绝缘层的厚度是非常重要的。
现在,世界各个知名PCB生产厂家,几乎都能灵活地运用成形厚度精确的真空压床,实现高精度阻抗控制的PCB产品生产。然而,实际生产的PCB产品的阻抗,也有机械照搬图1所示阻抗表达式不灵的情况。这主要是因为生产工艺过程中,每个生产厂家之间总是有具体的差异。因此,各厂家除了根据图1所示的一般原则之外,仍然还要通过实验确认阻抗的预测方法,综合理论和实验数据,分析确定各自的高速化PCB产品规范。
此外,在印刷电路板上电信号的传播速度,受到限制,不能以光速传播,详见下式所示:信号传播速度=系数 光速/sqrt{介电常数}。从中不难看出,若想提高PCB上信号传播速度,应选用介电常数低的材料。在设计和加工生产时,若能尽量缩短在PCB上的信号线布线长度,对于缩短电信号在PCB上的传播时间具有重要意义。因此,在信号线布局设计时,应该缩短信号线的长度,既能缩短信号传播时间,又可以减少信号线之间的相互串扰。
电性能评价技术
PCB的电性能,如像特性阻抗和信号传播时间,可以用时域反射仪TDR进行测量。通常,在PCB板规定尺寸之外的多余部分或者在PCB板内设置测试图形,用于确保产品质量。一般PCB板实验或者是试制品,可用手工方式测试。但是,作为大批量生产时,不得不借助于自动测试机;例如,仪器设备厂家通过PCB生产厂家协作,现已开发出特性阻抗自动测试机。
以上所谈及的高速化PCB技术,仅限于传送的电信号的最大频率为1GHz以内有效。 使用上述技术时,需要注意的是对于高速化的PCB生产规格,需生产厂家和用户协商后制定,否则只会增加生产成本。
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