PCB高级设计系列讲座

理清功能方框图网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧射频PCB布局与数模混合类PCB布局无线终端PCB常用HDI工艺介绍信号完整性（SI）的基础概念射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构特性阻抗的控制射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理PCB板级的ESD处理方法和技巧PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧PCB中的DFM设计FPC柔性PCB设计设计规范的必要性理清功能方框图手机设计包含了射频、音视频模拟、数字、电源管理这些典型的电路模块，这里我们就拿手机设计为例来理解各功能模块。典型手机功能模块方框图典型手机的原理方块图射频（RF）系统￭接收机（RX）的原理方块图￭发射机（TX）的原理方块图基带（BB)系统￭基带（BB)系统的原理方块图内容总结射频（RF）系统--接收机（RX）的原理方块图射频接收机有三种基本的框架结构,一是超外差一次变频接收机,二是超外差二次变频接收机,三是直接变换线性接收机。下面是超外差一次变频接收机框图ANTFilterLNAFilterFilterRXVCORFRFIF混频器AMP解调IFVCO本章内容小结通过学习和了解手机各个模块原理框图，就是让我们要清楚的来了解这些典型的模块电路，但不需要我们真正的去知道其各个模块的真正原理，不过我们要很明白的知道这个是干什么的，那个是干什么的，这一点是很必要的，不过我们PCB设计工程师里有相当一大部分人对这一点还认识不够射频与数模混合类高速PCB设计理清功能方框图网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧射频PCB布局与数模混合类PCB布局无线终端PCB常用HDI工艺介绍信号完整性（SI）的基础概念射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构特性阻抗的控制射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理PCB板级的ESD处理方法和技巧PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧PCB中的DFM设计FPC柔性PCB设计设计规范的必要性网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧oPCB的板框处理小技巧￭第一次导入板框￭设计中途改变板框o快速模块化分散元器件￭快速散开+nets法￭直接法o直观识别模块的处理方法￭运用nets标注法来识别我们要关注的模块o内容总结PCB的板框处理小技巧这次讲课的内容是以讲解射频与数模混合类高速PCB设计技术为主，将不涉及各相关工具的讲解，为了很好地展现和讲解其中技术处理的方法，所涉及的实际工程的举例讲解，在本次课程中将以Mentor的PADS工具系统为例（PowerLogic&PowerPCB)，只用这套工具来讲解如何处理相关技术的方法，然后大家在把这一方法运用到各自的实际工具系统中去。第一次导入板框我们在实际工程中处理与机构尺寸相关的图形时，基本上都是要求机构工程师给我们提供一份DXF各式的数据文件，然后把它在导入PCBLayout工具。但对于外型比较复杂的PCB板框就稍微有点麻烦，当然大部分比较简单而规则的几何形状我们就直接自己手工画出PCB板框即可，但对于象手机这样外型很不规则的PCB板框在要求我们用手工画出来那就有很大的难度和不少的麻烦。下图是一个直板手机PCB的板框图形第一次导入板框从上图中我们发现对于像手机这类极不规则的PCB板框，如果再要求我们手工画出其PCB板框已不太现实也是一个非常麻烦的事，在PowerPCB这个工具里，我们是要求机构工程师提供一份完整而不能有任何断点的PCB板框2D图形结构，并以DXF格式文件提交。不过这种方式有一点很麻烦---完整而不能有任何断点.后来实在受不了这种处理方法，就试着找有没有其它简单而方便的处理方法，后来发现机构工程师从Proe中只要导出emn格式就可以在PowerPCB中导入就直接是PCB的板框。实际工程操作演示。当有些比较复杂的PCB有些必须精确位置的机电元器件时，也有处理小技巧，两图统一原点，或选一个基准点，然后取最可能小的精度无限放大基准点并对准基准点设计中途改变板框在产品的研发过程中，难免有些修改，机构的修改大部分都会影响到PCB板框的改变，特别是到了PCBLayout后期，这个时期改变板框，在PowerPCB工具中将造成不能再直接导入机构修改后的PCB板框文件emn,这时我们就地采取另外的方法来实现。我们这时要采用拼图的方式来解决，在处理的过程中一是要把新导入的PCB板框文件的板层设置和原来的一样，另外就是统一原点，或统一一个参考基准点，然后采用工具的最小单位无限放大对准基准点的方法。实际工程演示。快速模块化分散元器件￭快速散开+nets法在PCBLayout的工具中，都有把元器件快速散开的这一命令，虽然这时也是快速散开了元器件，但不是我们想要得按一定的模块来散开的，我们还必须较快地把个模块的元器件归类，这时我门前面讲解的各功能模块图就用上了。下面是上面处理的图示：元件堆叠在一起快速散开原理图驱动单元模块化把每个模块独立设成一个相关联模块（定义Class），如天线部分定义为ANT,射频发射部分定义为TX，射频接受部分定义为RX，时钟部分定义为Clock。这样可以针对不同的模块需求，设置不同的设计参数，如TX的线有时为了减小损耗要求线要粗一些，而Clock线就不需要向TX那样要求。内容总结主要讲解了如何处理像手机这类极不规则的PCB板框的处理技巧，如何快速的模块化分散元器件，并且能直观的识别我们要关心的模块。运用工程实例来剖析这些过程。射频与数模混合类高速PCB设计理清功能方框图网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧射频PCB布局与数模混合类PCB布局无线终端PCB常用HDI工艺介绍信号完整性（SI）的基础概念射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构特性阻抗的控制射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理PCB板级的ESD处理方法和技巧PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧PCB中的DFM设计FPC柔性PCB设计设计规范的必要性射频PCB布局与数模混合类PCB布局￭熟悉PCB板结构￭放好有机构位置要求的元器件￭初步规划整个PCB的分区￭数模混合类PCB布局要点￭原理图驱动布局￭射频部分的布局￭基带部分的布局￭电源模块部分的布局￭电源去耦电容的摆放￭差分匹配网络的布局￭内容小结熟悉PCB板结构和机构工程师充分沟通，新的还有商量余地，基本上也就定了各模块的区域，要是透视图（实际举例，三视图，设计规范），限高初步处理放好有机构位置要求的元器件，如SIM卡、电池连接器、马达、耳机、数据接口….等、试着初步确定射频和基频各区域的大概范围。参照上面的TOP和Bottom图并放置焊接屏蔽罩焊盘的铜皮宽度以作参考（做在防焊层，宽度一般有1mm、0.8mm、0.6mm)。屏蔽罩有所不同：一体化的，这种方式相邻部分要有2条焊接PAD(调试麻烦、地）点胶形式，形状随意，只要一条接地条，要合上壳体。饼干盒式，调试方便，只要一条接地条，分块不要太复杂。熟悉一些模块术语熟悉一些行业术语也很必要，以利于工作中的交流。￭RF￭ABBAnalogBaseBand，￭DBBDititalBaseband，MCU往往包括在DBB芯片中。￭PMUPowerManagementUnit￭MCU￭LDO低压差线性电压转换￭PLL锁相环￭LO本振￭LNA￭TX￭RX￭VCO￭I/Q￭Transceiver等等射频部分的布局￭尽可能地把高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。￭芯片和电源有很好的去耦。￭RF输出要远离RF输入。￭敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。￭优化布局，使RF路径最短并最好使RF信号不使用过孔内容小结要想成功地实现射频PCB设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这就要求设计者不仅非常熟悉和理解每一个设计的关键模块，还要具备一定的相关设计理论和经验。同时还要求设计者必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划每一个环节，并对每个设计中可能出现的每一个预案进行评估，这些都是为什吗说射频的布局将占射频PCB设计的绝大部分时间的原因。射频与数模混合类高速PCB设计理清功能方框图网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧射频PCB布局与数模混合类PCB布局无线终端PCB常用HDI工艺介绍信号完整性（SI）的基础概念射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构特性阻抗的控制射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理PCB板级的ESD处理方法和技巧PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧PCB中的DFM设计FPC柔性PCB设计设计规范的必要性PCB的HDI工艺￭HDI简介￭HDI工艺常用板材￭盲埋孔HDI工艺PCB叠层结构￭1+6+1结构的PCB制作简介HDI简介HDI板，是指HighDensityInterconnect,即高密度互连板,HDI板的钻孔孔径一般为3-6mil(0.076-0.152mm),采用激光钻孔技术（有时也称为镭射孔技术）。从而使PCB的空间使用率得到很大的改善，主要用来解决像手机这类高密度互连扳的设计困难，传统的机械钻孔技术已无法满足和实现高密度互连这一要求，目前这一工艺技术得到了广泛的利用，工艺技术也已很成熟。HDI工艺常用板材￭常用材料RCC与FR4,比较常用的是RCC￭RCC(ResinCoatedCopper)涂胶膜铜箔(ResinCoatedCopper)是指将特别的树脂膜层涂在电镀铜箔上。这层膜可以完全覆盖内层线路而成绝缘层.不含玻璃介质层，易于镭射以及等离子微孔成形,表面光滑，适合微窄线路蚀刻．射频与数模混合类高速PCB设计理清功能方框图网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧射频PCB布局与数模混合类PCB布局无线终端PCB常用HDI工艺介绍信号完整性（SI）的基础概念射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构特性阻抗的控制射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理PCB板级的ESD处理方法和技巧PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧PCB中的DFM设计FPC柔性PCB设计设计规范的必要性信号完整性（SI）的基础概念￭信号完整性概念￭传输线简介￭传输线常见种类￭信号回路路径￭特性阻抗概念信号完整性概念信号完整性（SignalIntegrity，简称SI）是指在信号线上的信号质量。表示信号质量和信号经传输媒质传输后仍保持正确的功能特性，也就是要求信号从源端经过传输媒质后必须把信息完整无误的传送到负载端。例如我们要求传送一个高电平逻辑1，这就要求负载段必须正确得接受到高电平逻辑1。然而由于我们设计的速度越来越高，再加上各种其他不利的因素，造成负载端接受到的为逻辑0，这就出现了我们说的信号完整性问题。信号完整性问题是我们目前高速设计中不得不面临的问题，目前这一技术已形成了以完整的学科，很多公司也纷纷成立信号完整性这一部门来专门研究这一技术。信号完整性问题￭过冲（上冲&下冲）￭振铃（有的称非单调性）￭码间串扰￭同步开关噪声￭串扰￭反射￭地弹￭延迟信号完整性问题高速电路的定义一个是从频率上来讲的含义：频率高，通常认为如果数字逻辑电路设计的频率达到或超过20MHz(有的说10MHz),而且工作在这个频率的电路已占整个电子系统一定的份量（常说三分之一），则称为高速电路。另一个是指数字信号的上升沿与下降沿（有时称信号的跳变）非常快，当信号的上升沿时间小于6倍（有说4倍）信号传输延时时即认为信号是高速信号，而与信号的频率无关。高速电路定义的理解上面两个概念的定义都有点偏严，现在很多人都不会再把10M、20M放在心里，30M、50M也是常有人说；大家主要是能理解这个概念就行了。Tr6Tpd也是偏严了点，Tr4Tpd比较合理，Tr2Tpd是理论值有点太松，实际