專利名稱：高速pcb設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)代市場(chǎng)對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)品的需求進(jìn)一步朝高集成度、高速率和超小型化發(fā)展，對(duì)芯片的工作頻率以摩爾定律增加，反而要求其封裝尺寸越來(lái)越小，超大規(guī)模電路成為芯片發(fā)展的主流，這勢(shì)必要求更高密度、更高速度的PCB板。我們知道，信號(hào)在PCB板上的傳輸質(zhì)直接影響PCB產(chǎn)品的性能是否符合設(shè)計(jì)要求， 在高速的PCB設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)的阻抗有著嚴(yán)格的要求，因此如何控制高速PCB信號(hào)阻抗成為如今PCB設(shè)計(jì)研究中的重要課題?，F(xiàn)有的PCB信號(hào)阻抗測(cè)量與控制方法存在以下不足(1)采用傳統(tǒng)的單雙面板，難以控制PCB的信號(hào)阻抗的一致性；(2)對(duì)于多層PCB的疊層安排不夠合理，高速節(jié)點(diǎn)布線在阻抗控制內(nèi)層，而且緊鄰該信號(hào)層的應(yīng)該是完整的地參考平面，然而工程師在布線過(guò)程中經(jīng)常使用外層進(jìn)行所有或者部分高速節(jié)點(diǎn)的布線，因此不合理的層疊安排不便于工程師的布線；(3)沒(méi)有結(jié)合單端信號(hào)和差分信號(hào)的不同情況對(duì)PCB執(zhí)行不同的阻抗要求，布線參數(shù)的設(shè)置的準(zhǔn)確性不夠高；(4)在PCB布線過(guò)程中沒(méi)有根據(jù)不同的高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)類進(jìn)行布線， 布線準(zhǔn)確性不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有PCB信號(hào)阻抗控制方法的不足，提供一種新型的高速 PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法，克服傳統(tǒng)控制方法采用傳統(tǒng)的單雙面板，難以控制PCB的信號(hào)阻抗的一致性；不合理的層疊安排不便于工程師的布線；沒(méi)有結(jié)合單端信號(hào)和差分信號(hào)的不同情況對(duì)PCB執(zhí)行不同的阻抗要求，布線參數(shù)的設(shè)置的準(zhǔn)確性差；在PCB布線過(guò)程中沒(méi)有根據(jù)不同的高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)類進(jìn)行布線，布線準(zhǔn)確性差等缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的高速PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法，它包括以下步驟
(1)確定PCB的層數(shù)，確定層與層之間的疊層關(guān)系；
(2)計(jì)算不同高速信號(hào)要求的PCB阻抗值；
(3)根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進(jìn)行層厚的堆疊；
(4)利用阻抗計(jì)算軟件，根據(jù)不同高速信號(hào)阻抗要求計(jì)算相應(yīng)的布線參數(shù)；
(5)利用PCB設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)布線參數(shù)對(duì)PCB的布線進(jìn)行設(shè)置；
(6)將設(shè)計(jì)完成的PCB進(jìn)行加工，對(duì)加工完成后的PCB相應(yīng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗測(cè)試驗(yàn)
證；
其中，所述的根據(jù)布線參數(shù)對(duì)PCB的布線進(jìn)行設(shè)置的操作又包括以下步驟
A、選擇有阻抗控制要求的高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)類型；
B、設(shè)置相應(yīng)布線參數(shù)；C、具體指定PCB中所有的需要阻抗控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)屬性。本發(fā)明所述的高速信號(hào)包括單端信號(hào)和差分信號(hào)。本發(fā)明所述的布線參數(shù)包括線寬和線距。本發(fā)明的有益效果是
(1)采用多層PCB板疊層，有助于有效控制PCB的信號(hào)阻抗；
(2)考慮工程師在布線過(guò)程中經(jīng)常使用外層進(jìn)行所有或者部分高速節(jié)點(diǎn)的布線，合理的層疊安排便于工程師的布線；
(3)結(jié)合單端信號(hào)和差分信號(hào)的不同情況對(duì)PCB執(zhí)行不同的阻抗要求，布線參數(shù)的設(shè)置的準(zhǔn)確性高；
(4)在PCB布線過(guò)程中根據(jù)不同的高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)類進(jìn)行布線，布線準(zhǔn)確性高；
(5)設(shè)計(jì)完成并加工后的PCB，對(duì)其相應(yīng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗測(cè)試驗(yàn)證，保證PCB信號(hào)傳輸?shù)淖杩節(jié)M足要求才投入使用，進(jìn)一步增加了 PCB阻抗性能的可靠度。


圖1為六層PCB板疊層方式(一) 圖2為六層PCB板疊層方式(二)
圖3為Polar阻抗計(jì)算軟件中六層PCB板2mm板厚的堆疊圖
圖4為Polar阻抗計(jì)算軟件中單端阻抗50歐姆和差分阻抗90/100歐姆的布線參數(shù)規(guī)則圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案高速PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法，它包括以下步驟
(1)確定PCB的層數(shù)，確定層與層之間的疊層關(guān)系；
(2)計(jì)算不同高速信號(hào)要求的PCB阻抗值；
(3)根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進(jìn)行層厚的堆疊；
(4)利用阻抗計(jì)算軟件，根據(jù)不同高速信號(hào)阻抗要求計(jì)算相應(yīng)的布線參數(shù)；
(5)利用PCB設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)布線參數(shù)對(duì)PCB的布線進(jìn)行設(shè)置；
(6)將設(shè)計(jì)完成的PCB進(jìn)行加工，對(duì)加工完成后的PCB相應(yīng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗測(cè)試驗(yàn)證。在高速PCB設(shè)計(jì)中，不再采用傳統(tǒng)的單雙面板，要對(duì)板上的信號(hào)進(jìn)行阻抗控制，必須使用多層板進(jìn)行設(shè)計(jì)，如何安排多層板的疊層將直接影響信號(hào)層上高速信號(hào)的傳輸阻抗。在信號(hào)完整的理想情況下，所以高速節(jié)點(diǎn)應(yīng)該布線在阻抗控制內(nèi)層，如帶狀線，而且緊鄰該信號(hào)層的都應(yīng)該是完整的地參考平面，但是實(shí)際上，工程師必須經(jīng)常使用外層進(jìn)行所有或者部分高速節(jié)點(diǎn)的布線，加之PCB生產(chǎn)成本的因素，需要對(duì)多層PCB進(jìn)行合理的層疊安排。如圖1和圖2為常見(jiàn)的兩種6層板疊層方式，按照?qǐng)D1的疊層安排，只有L2層可以布高速信號(hào)線，阻抗也能得到保證；如果按照?qǐng)D2的疊層安排，則Ll和L3信號(hào)層均可以作為高速信號(hào)優(yōu)先布線層。PCB疊層安排確定后，需要計(jì)算高速信號(hào)要求的阻抗值，單端信號(hào)阻抗一般要求為50歐姆，差分信號(hào)阻抗一般要求為90歐姆或100歐姆。由于PCB都有厚度要求，制作電路板所有的板材也都有固定的厚度，因此在疊層確定后就需要板厚和阻抗要求進(jìn)行層厚的堆疊，并利用阻抗計(jì)算軟件Polar SiSOOO進(jìn)行阻抗計(jì)算，計(jì)算得到適合的高速信號(hào)布線參數(shù)，布線參數(shù)包括線寬和線距等參數(shù)。以2mm厚的6層板PCB為例，如圖3所示，首先根據(jù)疊層安排并結(jié)合PCB板材進(jìn)行2mm板厚的堆疊；接下來(lái)用Polar阻抗計(jì)算軟件按照阻抗要求計(jì)算相應(yīng)的布線參數(shù)，單端阻抗為50歐姆和差分阻抗為90/100歐姆的布線參數(shù)如圖4 所示。采用Mentor Expedition PCB設(shè)計(jì)軟件根據(jù)疊層安排及阻抗計(jì)算得到的高速信號(hào)布線參數(shù)，對(duì)相應(yīng)的高速信號(hào)進(jìn)行布線規(guī)則設(shè)置。根據(jù)布線參數(shù)對(duì)PCB的布線進(jìn)行設(shè)置的操作包括以下步驟(1)選擇有阻抗控制要求的高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)類型；(2)設(shè)置相應(yīng)布線參數(shù)；(3)具體指定PCB中所有的需要阻抗控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)屬性。相應(yīng)高速信號(hào)的布線規(guī)則設(shè)置完成后，信號(hào)的布線嚴(yán)格按照該規(guī)則進(jìn)行布線，布線完成并完成整個(gè)PCB的設(shè)計(jì)工作后，將設(shè)計(jì)文件交由PCB加工部門(mén)進(jìn)行加工，加工完成后，對(duì)加工完成的PCB相應(yīng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗測(cè)試驗(yàn)證，檢測(cè)其是否滿足設(shè)計(jì)之初的阻抗要求。
權(quán)利要求
1.高速PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法，其特征在于它包括以下步驟(1)確定PCB的層數(shù)，確定層與層之間的疊層關(guān)系；(2)計(jì)算不同高速信號(hào)要求的PCB阻抗值；(3)根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進(jìn)行層厚的堆疊；(4)利用阻抗計(jì)算軟件，根據(jù)不同高速信號(hào)阻抗要求計(jì)算相應(yīng)的布線參數(shù)；(5)利用PCB設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)布線參數(shù)對(duì)PCB的布線進(jìn)行設(shè)置；(6)將設(shè)計(jì)完成的PCB進(jìn)行加工，對(duì)加工完成后的PCB相應(yīng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗測(cè)試驗(yàn)證；其中，所述的根據(jù)布線參數(shù)對(duì)PCB的布線進(jìn)行設(shè)置的操作又包括以下步驟A、選擇有阻抗控制要求的高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)類型；B、設(shè)置相應(yīng)布線參數(shù)；C、具體指定PCB中所有的需要阻抗控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)屬性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法，其特征在于所述的高速信號(hào)包括單端信號(hào)和差分信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法，其特征在于所述的布線參數(shù)包括線寬和線距。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速PCB設(shè)計(jì)信號(hào)阻抗的控制方法，它包括以下步驟確定PCB的層數(shù)，確定層與層之間的疊層關(guān)系；計(jì)算不同高速信號(hào)要求的PCB阻抗值；根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進(jìn)行層厚的堆疊；利用阻抗計(jì)算軟件，根據(jù)不同高速信號(hào)阻抗要求計(jì)算相應(yīng)的布線參數(shù)；利用PCB設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)布線參數(shù)對(duì)PCB的布線進(jìn)行設(shè)置；將設(shè)計(jì)完成的PCB進(jìn)行加工，對(duì)加工完成后的PCB相應(yīng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗測(cè)試驗(yàn)證。本發(fā)明基于多層PCB板，合理的層疊安排有助于控制PCB的信號(hào)阻抗；根據(jù)單端信號(hào)和差分信號(hào)的不同阻抗要求，結(jié)合其布線參數(shù)執(zhí)行對(duì)PCB的布局和布線，在PCB完成加工后還要經(jīng)過(guò)阻抗測(cè)試驗(yàn)證，準(zhǔn)確度高。
文檔編號(hào)H05K3/00GK102427663SQ20111026790
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者關(guān)翰華, 徐文宇, 楊念, 楊斌, 蔣蘭英, 謝磊 申請(qǐng)人:四川衛(wèi)士通信息安全平臺(tái)技術(shù)有限公司