电容在高速PCB设计中的应用.doc

《电容在高速PCB设计中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电容在高速PCB设计中的应用.doc（41页珍藏版）》请在文库网上搜索。

1、如何在Allegro中如何进行设计重用在现代设计中，设计的系统复杂度越来越高，速度也越来越高，产品的升级也越来越快，这样在每次的设计中从零开始的话，势必会增加劳动成本和时间。Allegro 就提供了多人合作的功能和设计复用的能力。 多人合作PCB 的步骤1. 进行合理的整体布局 2. 根据设计人员的情况进行分工，每人负责一个局部的PCB设计 3. 每个人在复制的PCB布局上面完成自己的部分 4. 每个人在完成自己的PCB局部设计后，开始导出自己的设计称为一个 sub-drawing。File-Export-Sub-Drawing；然后在Find 中只选中Cline和Via；然后利用鼠标进行要复

2、制区域的拖拉选中；最后要给这部分指定一个参考点，为了准确期间，使用“Pick x y”命令；然后指定这个Sub-Drawing 的名字*.clp存盘。 5. 导入。File-Import-Sub-Drawing，选择要导入的 clp文件就可以了。定位的时候一定要对准位置，最好用“x x y”命令。否则会出现连不上的情况。 如何从gerber文件中复制部分线到Allegro中 1、 用 CAM350打开要复制的gerber文件，删除其它的线段，只留下要复制的线段 2、 File-Export-DXF 3、 在 Allegro 中，File- Import-DXF，导入 DXF 文件，注意导入的时

3、候会根据文件中的原点坐标自动对准，所以在CAM350 中导出的时候要注意线段相对于原点的位置 如何在Allegro中将2D-Line转换为Cline Tools-Derive Connectivity Allegro如何设定线长限制1,打开allegro setup-electrical constraint spreadsheet-net-routing-relative propagation delay2,鼠标右键system下面的文件名（brd 文件名）-creat-match group-输入一个自定义的name（比如PCI1)3,鼠标右键PCI1-membership-match

4、group-选中所有需要长度设定的net到members4,pin pairs 选longest pin pair， scope选global relative delay-delta:tolerance(mil),在下面填入公差（比如0mil：100mil）5,route 完成以后actual里面就会有net 长度显示，如果全部绿色则满足规则，所有的net相互之间的长度差别在100mil以内 如果是红色的，则说明不满足规则，看正负分别表示长或者短,调整至绿色ok电容在高速PCB设计中的应用探讨高速PCB设计电容的应用。电容是电路板上不可缺少的一个部分，并且起到了至关重要的作用，探讨它具备至关

5、重要的价值。您在设计中是否有这样困惑：我要用什么样的电容?需要多少这样电容?要如何放置这样的电容?带着这些疑问我们走入我们的正题笫部分、电容的分类电容在电路的设计中从应用上进行分类，可以将电容分为四类：1. AC耦合电容。主要用于GHz信号的交流耦合。 2. 退耦电容。主要用于保持滤除高速电路板的电源或地的噪声。 3. 有源或无源RC滤波或选频网络中用到的电容。 4. 模拟积分器和采样保持电路中用到的电容。 图1 电容器的四种应用类型在本文中我们将主要讨论第二大类退耦电容。电容从制造的材料和工艺进行分类，主要有以下不同形式的电容：1. NPO陶瓷电容器 2. 聚苯乙烯陶器电容器 3. 聚丙烯电

6、容器 4. 聚四氟乙烯电容器 5. MOS电容器 6. 聚碳酸酯电容器 7. 聚脂电容器 8. 单片陶瓷电容器 9. 云母电容器 10. 铝电解电容器 11. 钽电解电容器 在实际的设计中由于，价格、采购等各方面原因经常用的电容有：陶瓷电容、铝电解电容、钽电容。下面我们看看，各个电容的性能比较表：类型典型介质吸收优点缺点NPO陶瓷电容器吸收0.2电感低、电容值范围宽稳定性差。DA性能差、电压系数高云母电容器0.003高频损耗低、电感低、稳定性好、效率优于1外形尺寸很大、电容值低( SI/EMI Sim Probe进行后分析，如图19，这时候的传输线模型是真正的有损传输线模型，包括过孔也被赋予其

7、仿真模型，我们仍然可以进行反射、串绕、定时等的分析看布线结果是否真的符合规则。图 19 后分析提取拓朴 5.Bug Cadence 的 Allegro SPB 是一套 Bug 丛生的软件。另一套 Bug 丛生的软件是著名的“瘟酒吧”Windows 98，然而它们都是世界上最好的软件。我们永远在做 11 的数学题，哪里会有 Bug？但终究发现，也许最大的 Bug 便是没有 Bug。 没有 Bug 丛生软件的民族是悲哀的。 Allegro 使用中的一些细节为了便于大家察看pcb 版，我将Allegro 中遇到的一些细微的东西在此跟大家分享：1、 焊盘空心、实心的显示 经常每个人都有自己视觉的习惯，

8、有些人习惯空心焊盘而有些人则习惯实心的，当面对的板子和你自己的习惯矛盾时，可以用以下的方法来改变：在菜单中选SetupDrawing Options.，会弹出一个对话框：在Display 下的Filled pad 前面打勾，显示的就是实心焊盘，反之就是空心的。2、 Highlight 这个如果没有设定好的话，当我们高亮一个网络或者零件的时候，显示为虚线条，这样当放大屏幕的时候很难看清点亮的东西。没有设定好的话，当我们高亮一个网络或者零件的时候，显示为虚线条，这样当缩小屏幕的时候很难看清点亮的东西。按照如下的方法可以加以设定：在菜单中选SetupUser Preferences，点选Displa

9、y，在右侧的Display_nohilitefont 前面打勾，则高亮的物体显示为实心颜色，否则为虚线。这一点实际做一下对比就可以体会到。3、 显示平面层花盘 这点跟第1 点类似，在图一中的Thermal pads 中打勾即可；另外要想显示钻孔，只需选中Display drill holes。4、 DRC 显示为填充以及改变大小 显示填充：同样在图二的对话框中，选中右侧Display_drcfill 即显示填充的drc，否则为空心。改变大小：在图一的对话框中点开drc 则出现对话框：我们就可以更改drc 的大小，或者开、关drc。5、 改变光标的形状（大十字、小十字等） 用惯PowerPCB

10、的人可能比较习惯光标是大十字，充满整个屏幕，可以作如下设定：在图二中，选中左侧Ui，在右侧Pcb_cursor 的下拉菜单中选不同的项，则可以实现不同的设定，其中Cross 是小光标，infinite 是大光标。6、 将整版显示为0mil 的线宽 在图二中选中右侧nolinewith 可以实现。7、 动态的显示布线长度 在图二的对话框中选中左侧的Etch，右侧选中Allegro_etch_length_on，这样在布线的时候就可以实时的显示已布线的长度，当然并不是所有时候都方便，有时候可能后觉得碍眼，看情况了。以上是我已发现的一些东东，不对指出还往指正。这些都是很细节的问题，知道了可能会觉得很

11、简单，不知道的话怎么找也找不着，当然还有很多没有发现的东西，如果你已经发现了，麻烦你告诉我一声，我再有什么发现的话还会继续与大家分享。Cadence电路板设计文件旋转角度教程有时候出于编制生产设备程序的要求，例如插件机，需要将电路板设计文件旋转一个角度。但很多同事反映Cadence电路板设计文件旋转角度并不容易，经过我的仔细摸索，找到了解决办法，具体步骤如下：1）电路板中锁定部分的解锁。先点击工具栏中的“Unfix”按钮，然后单击屏幕右侧的“Find”标签，点击“All On”按钮选中所有项目，然后用鼠标选中电路板的所有部分，完成对电路板中锁定部分的解锁。建议在旋转电路板角度前都先做这一步，若

12、跳过这步的话，电路板中锁定部分将不会随整体一起旋转。2）旋转电路板。选择菜单“EditMove”（或者点击工具栏中的“Move”按钮），然后单击屏幕右侧的“Find”标签，点击“All On”按钮选中所有项目，再单击“Option”标签，进行如图1所示设置，用鼠标选中电路板的所有部分，然后鼠标单击电路板中心位置，等待屏幕下方的提示信息区域显示完成所有元件移动的信息，再鼠标右击电路板图形，在弹出的对话框中选择“Rotate”，用鼠标拖电路板至合适角度后鼠标单击欲放置的位置，等待一段时间旋转完成。Allegro SI分析串扰教程1 概要 高速电路板在进行信号完整性分析的时候，和反射一起的串扰噪声的

13、影响也必须考虑。 本文将介绍串扰噪声的理论基础及如何使用Allegro PCB SI对串扰进行分析：2 所谓串扰噪声 Aggressor入侵网络 Victim受害网络 众所周知，信号传输线路周围有电磁场发生。当有多个传输线并行布线时，各自的电磁场互相作用、信号间的能量相互作用产生的信号波动。我们称为串扰噪声。 引起串扰噪声的原因、与耦合电容(互感电容) 与耦合电感(互感电感)是密切相关的。 互容是引起串扰的一个重要因素,互容是两导体间简单的电场耦合,这种耦合在电路模型中以互容的形式表现出来。互容将产生一个与入侵线上电压变换率成正比的噪声电流到受害线： 互感是受到Aggressor导线上电流产生

14、的电磁场的影响，在静止的Victim导线上产生感应电流的现象。感应电流一部分向Victim导线的近端（驱动器方向）产生正向的近端串扰，同时一部分感应电流流向Victim导线的远端（接受器方向）产生反向的远端串扰。 这种现象很容易让人联想到，传输线路像一条平静的河面,电场像水，信号像船，传输线路的耦合程度像岸堤的高度（高的岸堤耦合就弱）、波浪的大小表示串扰噪声的大小。A河,B河,C河的3个河排列流动的时候、考虑如果当船沿着正中的B河前进。 船前进的话水被推到前方、前方的波浪比较激烈（这个和远端串扰对应）。船后方、是与船一起伸长的航迹。（这个和近端串扰对应。） 如果B河发生了的波浪、会流向岸堤内的

15、A河。另一方面、波浪不易进入岸堤高的C河，而产生波浪。试着考虑如果在这里，船前进的速度变化了，船的速度上升的话根据船的前进发生的波浪将变得更大、作为结果A河的波浪也变大。 其次，试着考虑B河和并行流的距离长的情况、并行流的距离长、那么流入的水也就多、作为结果A河的波浪变得大。 上面是串扰噪声一个形象的概述，下面我们就用模拟的方法去确认串扰噪声的行为。3 Allegro PCB SI的串扰解析方法 Aggressor网络是并行网络中的3个的线路正中、左右2边为Victim网络的拓扑学(下图参照) 分析Victim网络的接收器波形的串扰噪声。下图为此次的模拟传送线路的板层构成3.1 做线路长度的S

16、WEEP分析 用Allegro PCB SI仿真从1050mm以10mm为间隔，做线路长度的sweep分析的结果。3.1.1 互感电容互感电容和导线间距成反比。3.2.2 互感电感互感电感和导线间距成反比。3.2.3 串扰量 串扰量和导线间距成反比。3.2.4 串扰波形 3.2.4.1 Aggressor网络的接收器波浪形根据分配导线间距离的变化，线路的特性阻抗也将变动，根据波形的显示，过冲量不会有太多的差异。3.2.4.2 Victim网络接收端波形导线间距变大的话，Victim网络的串扰噪声变得小。这是受互感电容和互感电感都变得小的影响。3.2.4.3 Victim驱动器端波形接收器方面的

17、串扰噪声同样变小,串扰噪声的大小如图所示。4 使用了Allegro PCB SI的串扰分析方法 一组Bus信号(时钟频率266MHz)如下图样品基板中的布线，Victim网络为网络的中央，Aggressor网络为相邻的网络，仿真模拟。4.1 串扰模拟4.1.1 EVEN(单一)方式串扰仿真(Receiver方面) 远边大约有振幅2v左右的串扰。4.1.2 ODD(差动)方式串扰仿真ODD(差动)方式大约也有振幅2v左右串扰，但稍小于EVEN方式。4.2 综合仿真4.2.1 EVEN方式综合仿真比较只考虑反射影响和考虑反射+串扰综合影响的结果的差别，由于串扰噪声的影响，驱动端方面53ps左右波形

18、提前，接收端有65ps左右波形延迟。4.2.2 ODD方式综合仿真 比较通常分析的结果和综合分析的结果，由于串扰噪声的影响，驱动端有75ps左右波形延迟，接收端有60ps左右波形提前。5 总括5.1 哪些网络属于Aggressor网络？ 时钟频率高的信号。(时钟信号，高速memory，bus信号等) 5.2 串扰噪声容易产生的状况？ Aggressor在网络里有大的过冲量产生。Aggressor网络和Victim网络的导线间距过小。 Aggressor网络和Victim网络有长距离并行布线。 5.3 串扰噪声对波形的影响 波形斜率的影响。 波形的延时偏离。 5.4 串扰噪声对策 对Aggres

19、sor网络，constraint设定最小导线间距， 在Aggressor网络的波形里限制过冲量，和反射对策一样。 传送线路的阻抗控制l 终端电阻的匹配l 线路拓扑的最优化l 对Aggressor网络实施屏蔽 对Aggressor网络，在constraint规则管理器里设定并行线路距离的最大值。 抑制层间串扰噪声，可以通过改变层布线方向，建议邻接层90度布线。 5.5 最后 以前的印刷电路板设计，串扰对策只是根据以前经验来布局布线,不过，当BUS信号的时钟频率超过数百MHz，产品小型化低成本化越来越流行的今天，用仿真方法模拟串扰噪声，然后分配给信号网络最适合的constraint的设计方法，已经

20、成为印刷电路板设计的成功钥匙。同时，时序规则要求严厉的高速memory bus的设计，串扰噪声的线路延迟，今后也将变的重要。用Cadence PCB SI分析特性阻抗变化因素1、概要在进行PCB SI的设计时，理解特性阻抗是非常重要的。这次，我们对特性阻抗进行基础说明之外，还说明Allegro的阻抗计算原理以及各参数和阻抗的关系。2、什么是特性阻抗？2.1、传送线路的电路特性在高频率(MHz)信号中，把传送回路作为电路。2.1.1、电阻R电阻R是指普通的导线带有的欧姆电阻。R = L / S (S:横截面面积m2，L:导体长m，:金属（铜）的电阻率*m)。在高频频域范围内的话，根据表面效果和集合效果的影响，集中在导体表面电流流动，会使上面公式中的阻值变得更大。2.1.2、电容C电容C是指积蓄在导体间电荷的量。C = （S / d）F（:介电常数，S:导体的横截面积，d:导体间的距离)2.1.3、电感L电流流动的导线必定有磁通量发生，根据这个产生的自感。L=0.002S2.3lg(2s/w+t)+0.5HS:导线长度(cm) W:导线宽度(cm) t:导线厚度(cm)2.1.4、电导G物体传导电流的本领叫做电导。对导体间的介电特性的反抗成分，表示容易电流的程度。G = 1 / R2.2、阻抗和特性阻抗的不同？