專利名稱：高速pcb設(shè)計信號阻抗的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速PCB設(shè)計信號阻抗的控制方法。
背景技術(shù)：
當代市場對通信系統(tǒng)產(chǎn)品的需求進一步朝高集成度、高速率和超小型化發(fā)展，對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越小，超大規(guī)模電路成為芯片發(fā)展的主流，這勢必要求更高密度、更高速度的PCB板。我們知道，信號在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)計要求， 在高速的PCB設(shè)計中對信號的阻抗有著嚴格的要求，因此如何控制高速PCB信號阻抗成為如今PCB設(shè)計研究中的重要課題?，F(xiàn)有的PCB信號阻抗測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的信號阻抗的一致性；(2)對于多層PCB的疊層安排不夠合理，高速節(jié)點布線在阻抗控制內(nèi)層，而且緊鄰該信號層的應(yīng)該是完整的地參考平面，然而工程師在布線過程中經(jīng)常使用外層進行所有或者部分高速節(jié)點的布線，因此不合理的層疊安排不便于工程師的布線；(3)沒有結(jié)合單端信號和差分信號的不同情況對PCB執(zhí)行不同的阻抗要求，布線參數(shù)的設(shè)置的準確性不夠高；(4)在PCB布線過程中沒有根據(jù)不同的高速信號網(wǎng)絡(luò)類進行布線， 布線準確性不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有PCB信號阻抗控制方法的不足，提供一種新型的高速 PCB設(shè)計信號阻抗的控制方法，克服傳統(tǒng)控制方法采用傳統(tǒng)的單雙面板，難以控制PCB的信號阻抗的一致性；不合理的層疊安排不便于工程師的布線；沒有結(jié)合單端信號和差分信號的不同情況對PCB執(zhí)行不同的阻抗要求，布線參數(shù)的設(shè)置的準確性差；在PCB布線過程中沒有根據(jù)不同的高速信號網(wǎng)絡(luò)類進行布線，布線準確性差等缺點。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的高速PCB設(shè)計信號阻抗的控制方法，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)計算不同高速信號要求的PCB阻抗值；
(3)根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進行層厚的堆疊；
(4)利用阻抗計算軟件，根據(jù)不同高速信號阻抗要求計算相應(yīng)的布線參數(shù)；
(5)利用PCB設(shè)計軟件，根據(jù)布線參數(shù)對PCB的布線進行設(shè)置；
(6)將設(shè)計完成的PCB進行加工，對加工完成后的PCB相應(yīng)信號網(wǎng)絡(luò)進行阻抗測試驗
證；
其中，所述的根據(jù)布線參數(shù)對PCB的布線進行設(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的網(wǎng)絡(luò)屬性。本發(fā)明所述的高速信號包括單端信號和差分信號。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的信號阻抗；
(2)考慮工程師在布線過程中經(jīng)常使用外層進行所有或者部分高速節(jié)點的布線，合理的層疊安排便于工程師的布線；
(3)結(jié)合單端信號和差分信號的不同情況對PCB執(zhí)行不同的阻抗要求，布線參數(shù)的設(shè)置的準確性高；
(4)在PCB布線過程中根據(jù)不同的高速信號網(wǎng)絡(luò)類進行布線，布線準確性高；
(5)設(shè)計完成并加工后的PCB，對其相應(yīng)信號網(wǎng)絡(luò)進行阻抗測試驗證，保證PCB信號傳輸?shù)淖杩節(jié)M足要求才投入使用，進一步增加了 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阻抗計算軟件中六層PCB板2mm板厚的堆疊圖
圖4為Polar阻抗計算軟件中單端阻抗50歐姆和差分阻抗90/100歐姆的布線參數(shù)規(guī)則圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案高速PCB設(shè)計信號阻抗的控制方法，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)計算不同高速信號要求的PCB阻抗值；
(3)根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進行層厚的堆疊；
(4)利用阻抗計算軟件，根據(jù)不同高速信號阻抗要求計算相應(yīng)的布線參數(shù)；
(5)利用PCB設(shè)計軟件，根據(jù)布線參數(shù)對PCB的布線進行設(shè)置；
(6)將設(shè)計完成的PCB進行加工，對加工完成后的PCB相應(yīng)信號網(wǎng)絡(luò)進行阻抗測試驗證。在高速PCB設(shè)計中，不再采用傳統(tǒng)的單雙面板，要對板上的信號進行阻抗控制，必須使用多層板進行設(shè)計，如何安排多層板的疊層將直接影響信號層上高速信號的傳輸阻抗。在信號完整的理想情況下，所以高速節(jié)點應(yīng)該布線在阻抗控制內(nèi)層，如帶狀線，而且緊鄰該信號層的都應(yīng)該是完整的地參考平面，但是實際上，工程師必須經(jīng)常使用外層進行所有或者部分高速節(jié)點的布線，加之PCB生產(chǎn)成本的因素，需要對多層PCB進行合理的層疊安排。如圖1和圖2為常見的兩種6層板疊層方式，按照圖1的疊層安排，只有L2層可以布高速信號線，阻抗也能得到保證；如果按照圖2的疊層安排，則Ll和L3信號層均可以作為高速信號優(yōu)先布線層。PCB疊層安排確定后，需要計算高速信號要求的阻抗值，單端信號阻抗一般要求為50歐姆，差分信號阻抗一般要求為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行層厚的堆疊，并利用阻抗計算軟件Polar SiSOOO進行阻抗計算，計算得到適合的高速信號布線參數(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板材進行2mm板厚的堆疊；接下來用Polar阻抗計算軟件按照阻抗要求計算相應(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)計軟件根據(jù)疊層安排及阻抗計算得到的高速信號布線參數(shù)，對相應(yīng)的高速信號進行布線規(guī)則設(shè)置。根據(jù)布線參數(shù)對PCB的布線進行設(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的網(wǎng)絡(luò)屬性。相應(yīng)高速信號的布線規(guī)則設(shè)置完成后，信號的布線嚴格按照該規(guī)則進行布線，布線完成并完成整個PCB的設(shè)計工作后，將設(shè)計文件交由PCB加工部門進行加工，加工完成后，對加工完成的PCB相應(yīng)信號網(wǎng)絡(luò)進行阻抗測試驗證，檢測其是否滿足設(shè)計之初的阻抗要求。
權(quán)利要求
1.高速PCB設(shè)計信號阻抗的控制方法，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)計算不同高速信號要求的PCB阻抗值；(3)根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進行層厚的堆疊；(4)利用阻抗計算軟件，根據(jù)不同高速信號阻抗要求計算相應(yīng)的布線參數(shù)；(5)利用PCB設(shè)計軟件，根據(jù)布線參數(shù)對PCB的布線進行設(shè)置；(6)將設(shè)計完成的PCB進行加工，對加工完成后的PCB相應(yīng)信號網(wǎng)絡(luò)進行阻抗測試驗證；其中，所述的根據(jù)布線參數(shù)對PCB的布線進行設(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)計信號阻抗的控制方法，其特征在于所述的高速信號包括單端信號和差分信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速PCB設(shè)計信號阻抗的控制方法，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)明公開了一種高速PCB設(shè)計信號阻抗的控制方法，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；計算不同高速信號要求的PCB阻抗值；根據(jù)PCB的厚度和阻抗值要求進行層厚的堆疊；利用阻抗計算軟件，根據(jù)不同高速信號阻抗要求計算相應(yīng)的布線參數(shù)；利用PCB設(shè)計軟件，根據(jù)布線參數(shù)對PCB的布線進行設(shè)置；將設(shè)計完成的PCB進行加工，對加工完成后的PCB相應(yīng)信號網(wǎng)絡(luò)進行阻抗測試驗證。本發(fā)明基于多層PCB板，合理的層疊安排有助于控制PCB的信號阻抗；根據(jù)單端信號和差分信號的不同阻抗要求，結(jié)合其布線參數(shù)執(zhí)行對PCB的布局和布線，在PCB完成加工后還要經(jīng)過阻抗測試驗證，準確度高。
文檔編號H05K3/00GK102427663SQ20111026790
公開日2012年4月25日 申請日期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 申請人:四川衛(wèi)士通信息安全平臺技術(shù)有限公司