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PCB信号完整性分析的基础知识绝非基础。信号完整性仿真工具非常适合在原理图和布局设计过程中计算不同网中的信号行为，但您仍需要采取一些措施来解释结果。尽管某些信号完整性和电磁仿真工具非常先进，但它们根本无法与从测量结果中获得的信息相提并论。无论使用哪种方法检查电路板中的信号完整性（两种方法均应使用），您都可以采取一些重要步骤来分析信号行为并找出电路板中的问题。 信号完整性分析入门 信号完整性分析从预布局阶段的仿真开始。构建布局后，您可以使用一些重要的布局后仿真来分析电路板中的几何构形信号完整性。某些时候，您需要将信号完整性仿真结果与实际测量结果进行比较，因此请随身携带结果以便操作。 布局前分析 这部分实际上是关于电路设计、元件选择以及检查信号如何在两个元件上的I/O之间传输。三项重要的分析可以告诉您有关电路板行为的大量信息。 瞬态行为。 两个缓冲器之间连接中的瞬态响应也可以使用瞬态分析在时域中建模，或者您可以通过零极点分析确定瞬态行为。这将显示由于振铃以及接近预期信号电平而导致的过冲/下冲。尽管SPICE子电路可用于对I/O缓冲进行建模，但这些集成电路仿真的最精确版本涉及IBIS模型。 S参数和传递函数。 电路板中的某些功能块可建模为多端口网络，这表示其线性行为可用特定频率下的S参数来描述。您可以根据时域中的反射系数来确定S参数，在传输线中，该系数涉及由负载电容给定的输入阻抗。您可以从S参数计算网络的传递函数，反之亦然。参阅绝佳指南，了解涉及的所有数学知识。 脉冲响应。 该仿真涉及两个目标：限定S参数模型/传递函数在已定义带宽中的因果关系，以及检查已定义上升时间的脉冲响应行为。通过脉冲响应，您还可以提取互连设计中的色散和传播误差。布局PCB之前，在理想情况下，这可以验证给定输入/输出缓冲对的预期通道模型。 眼图。 缓冲模型和互连设计可用于仿真眼图。眼图是通道合规性的重要组成部分，因为它将显示伪随机比特序列下的预期信号电平、过冲、码间干扰（ISI）、抖动和预期比特误码率。 2端口网络中S参数与传递函数之间的关系。 在更复杂的通道中，上面的一组布局前分析可以帮助您限定过孔过渡计划等方面， 只要在创建设计之前了解每个元素的结构，您就可以 布局后分析 这部分实际上是要研究电路板中的寄生效应如何影响信号完整性。由于寄生信号完整性效应是电路板几何形状的函数，因此您需要检查以下与几何形状相关的信号完整性问题： 串扰。 串扰是许多设计师的心病，它源于电感和电容耦合。如果您正在检查串扰对受干扰和干扰源迹线的影响，则只有当二者相邻时才会发生电容耦合。感应串扰不受范围限制，电路板上的所有迹线均可通过磁场相互耦合。 输电线路行为 。虽然您可以在预布局阶段使用传输线模型检查信号迹线，但最好直接从布局中执行此操作。如果线路不受阻抗控制，则您需要检查线路上的反射（如有）是否会降低接收器处的信号电平并导致数字信号出现阶梯响应。对于模拟信号，这可能会更加棘手，因为您要寻找线路上的干扰和驻波形成。不过，正确的信号完整性仿真器可将入射波和反射波分开，支持您单独检查每个入射波和反射波的行为。然后，您可以确定反射电平，并查看信号电平是否符合您的信号要求。 在布局前检查的所有内容 ！这里的重点是检查寄生效应、纤维编织等是否不会显著改变电路板中信号的行为。如果多条迹线出现故障，则需要修改布局。首先要开始的是堆叠和跟踪几何图形。 信号完整性分析工具 上述几点可能就好像您需要一个复杂的仿真器程序来构建和运行这些信号完整性分析工具一样。需要的具体工具取决于您想要仿真和评估的内容。在EDA工具中，一些仿真只需使用IBIS之类的工具即可完成，而使用多个网络的更复杂的仿真可能需要3D场解算器或类似的2D解算器工具。 无阻抗规格的单端总线 在没有终端的较慢单端总线中，可以观察到一些瞬态行为（振铃），这可能是由于互连结构（其电容和电感）造成的。当迹线短路时，可以在SPI中观察到这一点。在这些总线中，只要在原理图中应用传输线模型并定义引脚规范（SPICE子电路或IBIS模型），即可观察振铃预布局。 原理图中的无损传输线模型示例。 如果单端总线实际布线，您可以使用EDA工具中的信号完整性分析器运行布局后仿真。这些分析仪可使用适用于相关引脚/网络的逻辑系列分配或IBIS模型以仿真： 串扰波形，并识别强耦合区域反射波形其他信号行为指标（上升/下降时间、过冲/下冲等）计算沿轨道长度的平均阻抗 在没有阻抗规格的单端总线中，如果总线变长，则可在驱动器端观察到反射，或者由于总线上的电容和电感而产生振铃。如果振铃产生过大的过冲，则降低迹线电感和增加阻尼是降低振铃幅度的两个主要路径。另一种方法是通过添加串联电阻来增加阻尼，将低阻抗缓冲输出连接到较长的非匹配传输线即可实现。 阻抗受控总线 在单端和差分阻抗受控总线中，终端阻抗可能位于芯片上，因此布局后基于逻辑系列的仿真并不有效，因为它无法正确描述总线的阻抗。串扰仍可仿真，因为您仅将两个互连之间的耦合视为上升时间的函数，并且即使您只分配一个逻辑系列，串扰幅度也将相应地与上升时间成反比。 对于反射和阻抗冲突的布局后仿真，在这种情况下，仿真至少应使用IBIS模型来定义缓冲行为，而不是依赖于逻辑系列描述。只要缓冲描述已知且可用，您就可以应用以建模PCB编辑器中的元件行为。PCB编辑器中适用于串扰和反射波形的标准信号完整性工具可帮助在进入更高级的分析步骤之前对信号行为（上升/下降时间、过冲、串扰、一致阻抗和振铃）进行大量预先资格认证。 以布线网络中的反射和串扰数据为例。最高结果（反射）取决于特定的逻辑系列，除非应用经验证的IBIS模型，否则可能并不总是准确。底部结果（受干扰网络上的串扰）取决于电压变化率，并且与逻辑系列无关。 要仿真眼图、多网络串扰和沿网络长度的阻抗偏差等内容，您可以使用外部工具。场求解器是一种选择，其中许多工具具有不同的专业级别。除非您想仿真辐射发射、使用SI/PI进行更深入分析，或者在仿真网络中提取S参数，否则并不总是需要类似全波场求解器这样的元件。 来源 altium 作者 Zachariah Peterson

随着科技的进步不断更迭，电子设备的传输速度越来越快，时至今日对于高速传输带宽的要求也愈来愈高。印刷电路板（PCB，以下简称PCB） 在高速传输接口中扮演不可或缺的角色，其高频特性直接影响了整体传输效能。高频特性是指PCB在高频率下的电气性能，包括阻抗、插入损耗、回波损耗、群延迟等。这些参数会影响信号的传输速度、完整性和可靠性。 PCB潜在风险 你知道吗？如果PCB的高频特性不佳时，可能会导致以下问题： 信号传输速度变慢 信号衰减增加 信号反射增加 信号失真 这些问题都会影响电子设备的性能，甚至可能导致产品故障。因此，在PCB制造过程中进行高频特性量测，是确保产品质量和可靠性的重要手段。 PCB量测的重要性 佳泰实际验证过非常多的USB Type-C 线缆，透过长期的经验与实验数据，发现串扰项目有问题的线缆，因此串扰这个高频特性的验证是一个不可或缺的项目之一。 影响PCB高频特性的因子有哪些？告诉你量测的重要性！ PCB的材料、结构和制程都会影响其高频特性。在复杂的交互作用下，即使是微小的偏差也会导致高频表现的巨大差异。如果没有事先进行高频特性量测，而直接投入生产，很可能会遇到高频表现不如预期的情况。 一旦PCB制造出现问题，后续的修正往往需要耗费大量时间和金钱。由于PCB高频特性受到多种因素影响，很难在一次修改后就达到预期的规格目标。因此，事先进行高频特性量测，及早发现潜在问题，就显得尤为重要。 PCB Delta L测试：带你掌握高频电路板的关键性能表现 PCB Delta L测试是一种针对高频电路板的关键性能评估方法。它测量的是电感值的变化，可以反映电路板在不同温度和频率下的稳定性。通过Delta L测试，可以提前发现PCB制造中的潜在问题，并预测电路板在实际应用中的长期性能。 DP-SS-401505DL : 40GHz Delta-L 4.0 量测探针套件

前言 几年前流行玩滑板，而且感觉很帅，就开始玩起了滑板这项运动。当时找了个暑假工的单位，离家比较近，但是又懒得走路去上班，于是就在某鱼上面，淘到了个210块钱的电动滑板，当时全新的得500多，二手而且用了没多久的才210块钱，在确认过功能完好无损，外观没有什么破损后，也是顺利的拿下这块电动滑板，每天滑滑板上班，别提有多帅。 这两年，感觉已经丧失了以前的那种活力，使用滑板的频率也变得很少，所以为了废物利用（滑板还可以正常用）今天给大家拆解一下电动滑板的重要组成部分----遥控器，因为大部分功能的实现都体现在遥控器上面，滑板只是在木板上加个轮子罢了。 而且 电动滑板的遥控器和市面上大多数，玩具车、无人机等，都大同小异，所以拆解遥控器，分析一下是如何实现功能，做工和成本的情况。 外观展示 1.整体做工比较符合几年前的产品，做的缝隙比较大，所以肯定是不防水的 2.可以看到整体的外观是比较符合人体工程学的，这样肯定是方便握持，而且握在手上不容易掉 3.遥控器的“油门”滚轮手感还是不错的，用了这么久也没有松松垮垮的感觉 拆解过程 （一）拆解这方面就很简单了，直接把能看到的3颗螺丝拧下，然后就可以直接拆开后盖了 可以看到，内部外壳的做工还是比较一般的，有很多毛刺，上下盖的连接是用螺丝柱 （二）拿出主板，主板的布局还是不错的，“油门”用连接线和主板连接，而且天线很长，应该是保证传输距离 （三）“油门”细节图，可以发现，大部分是由金属制成，连接杆四周有加固，观察板子，应该是和电位器的原理一样 （四）主板背面，是一大块电池，电池型号502030，容量200mAh 电池底下有白色的胶固定，固定的非常紧，而且好像有隔热的效果 PCB板&主要芯片 （一） 主控芯片 ---- GPM3248A 这颗芯片是电动车专用的控制芯片，但是网上的资料非常少，有可能是厂商定制的芯片 根据相似型号，以及部分资料，可以得到 引脚图 （可能不准确） 可以看到功能引脚非常多，所以芯片的性能应该也是蛮不错的 封装型号为QFP-48 （二） 2.4G信号控制芯片 ---- NRF24L01 NRF24L01是NORDIC公司生产的一款无线通信通信芯片，采用FSK 调制，集成NORDIC自家的Enhanced Short Burst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度最高可达到2Mbps。 NRF24L01采用SPI通信，可以很方便的连接到MCU上面。 特点： 【1】2.4G全球开放的ISM频段，免许可证使用。 【2】最高工作速率2Mbps，高校的GFSK调制，抗干扰能力强。 【3】126个可选的频道，满足多点通信和调频通信的需要。 【4】内置CRC检错和点对多点的通信地址控制。 【5】可设置自动应答，确保数据可靠传输。 （三） LDO稳压器 ---- CL9193A28L5M CL9193是一款低压差稳压器，设计用于便携式和无线应用 要求高PSRR、低静态电流和出色的线路和负载瞬态响应。 （四） 锂电池保护 ---- DW01+8205A 经典的锂电保护方案，不但能防过充、过放，还能防短路，即过流保护功能 【 DW01 】 DW01是为 锂离子电池供电系统 而设计的专用芯片，用来防止锂离子电池因为过充 电、过放电和(或)过流造成损坏或寿命减少。超小型的封装和较少的外部元件需求，使DW01可以完美的集成 到有限的电池包空间中去。精确的过充电保护电压确保了安全并充足的充电。低功耗设计使芯片在电池工作及储存 期间静态功耗极低。 【 8205A 】 N 沟道增强型 MOS 场效应管 【1】SOT23-6封装 【2】支持大功率、大电流 （五） 锂电池充放电管理 ---- PW4054 PW4054 是可以通过外部电阻编程的恒流/恒压充电的充电管理电路。该器件内部包括功率晶体 管应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管。PW4054H只需要极少的外围元器件，并且 符合 USB 总线技术规范，非常适合于便携式应用的领域。 【1】SOT-23-5封装 【2】仅需极少外围元器件 【3】电流可编程，电路及其简单 【4】耐用、可靠 PCB电路 【电路可能有些许误差，可能有误，欢迎指正】 （一） GPM3248A ，主控芯片，集成非常多功能，包括指示灯的控制、电动滑板的控制 （二） NRF24L01 ，2.4G信号控制芯片，负责收发信号 （三） CL9193A28L5M 稳压电路 （四） PW4054 ，充放电管理，负责锂电池的充放电，同时有保护功能 （五） DW01+8205A 锂电池保护 （六） LED指示灯 ，电量、开机、配对 （七） 速度调节、油门 （八） Micro-usb 充电、数据口 （九） 测试、烧录点 全家福 成本分析 （一） 基础元器件 ----电容、电阻、二极管，信号功率放大方面还用了贴片三极管，所以这方面算2元 （二） 按钮、开关 ----这些价格不是很贵，而且板子用的按钮也不算多，所以算1元 （三） GPM3248A ----这颗主控芯片，在市面上似乎没有公开售卖，但是从功能来看，应该不会很贵，算5元 （四） NRF24L01 ----这款芯片在批发看，是有翻新和全新两种，为了保证安全，这种信号芯片还是全新的好，2.5/个 （五） CL9193A28L5M ----LDO低压差稳压芯片，非常便宜，0.1/个 （六） PW4054 ----锂电池充放电管理芯片，很便宜也很常用的芯片，0.1/个 （七） DW01+8205A ----一般这两个元器件都是组合卖的，各0.05/个，所以两个0.1 （八） micro-usb ----很便宜的接口，现在的新产品也很少用mirco-usb了，0.06/个 （九） 油门 ----其实就是一个电位器，价格不是很贵，5/个 （十） 锂电池 ----电池502030，容量200mah，1/个 （十一） PCB&外壳 ----做工中规中矩，不够严丝合缝，感觉用料还是一般，所以一起算5元 硬件成本总计： 21.86 软件、人工、物流、电商成本总计： 10 硬件成本不是很多，可能主控芯片会贵一点，因为主控芯片是一颗电动车定制的芯片，其他芯片、元器件都是市面上很常用的方案，所以整体价格不会很贵。 由于滑板这种运动，目前还是比较少，而且买电动滑板用来出行也很少见，所以在电商成本可能会高一点 所以这个价格，大家觉得怎么样？ 总计 ： 31.86 改进、建议方案 （一）遥控器可以做成防水的，外壳用塑料，耐磨耐摔，但是内部最好有防水胶圈，下雨天万一进水，遥控器失灵可能会发生危险 （二）接口部分可以从micro-usb改成type-c这样更加方便充电 （三）建议加一个安全制动的功能，比如遥控器突然关机、失灵的情况下，滑板应该自带慢慢减速，目前实测遥控器突然关机，滑板是不会减速的。这种安全制动功能应该在代码层面就可以实现 总结 （一）这款遥控器和市面上玩具车，小无人机，无线键盘、鼠标的控制都差不多，所以无线控制原理都可以参考这款2.4G遥控器 （二）遥控器的主控芯片采用电动车专用的控制芯片，安全控制方面应该比别的MCU要好 （三）电动滑板只适合平时拿出来玩玩，或者逛一下公园，正常的出行还是不要用比较好，无论在安全，速度方面都没有电动车好

信号传输如今是越来越高速，伴随着的将是更多的信号完整性的问题。然而电源的完整性也影响着信号的完整性。这样的高速传输，以前不用太多考虑的EMI问题，也越来越被关注。 针对于这些问题，对于layout工程师而言，是增加了越来越多的难度，而相关的需要学习的知识也越来越多。 所以在此分享几本相关的书，也是比较经典的书，供大家充电。 第一本 《高速数字设计》 作者：霍华德 约翰逊 在高速数字电路信号完整性丛书中是一本宝典级别的书，人称黑魔书。也是很早出来的书，对以后的信号完整性有着深远的影响。 第二本 《信号完整性和电源完整性分析》第三版 作者：伯格丁 (Eric Bogatin) 这是最新的一版，技术书籍就需要看最新的，因为会有很多的技术更新和增加，时间越近的版本技术更准确，也更全面。 这本书是一本纯理论的书，不过讲的很透彻。学习信号完整性必看的一本书。虽然理论很枯燥，但是确实很有用。最起码看完后有个大概的了解。后面涉及了再翻开呗。 第三本 《信号完整性揭秘》 作者：于争 SI信号完整性相关书籍国内作者出的比较少，国内大多是翻译国外著作或者是直接抄袭，像于博士这本《于博士SI设计手记》在网上的口碑还是不错的，虽然其核心技术理论依然还是来至国外大牛们的著作或者论文，但于博士通过自己的实际演算，深入浅出的将各种理论概念解释的很清楚很透彻，中间还穿插着于博士自己在实际项目中对SI信号完整性实际应用的理解。 第四本 《Cadence高速电路设计:Allegro Sigrity SI-PI-EMI设计指南》 主要介绍信号完整性、电源完整性和电磁兼容方面的基本理论和设计方法，并结合实例，详细介绍了如何在Cadence Allegro Sigrity 仿真平台完成相关仿真并分析结果。同时，在常见的数字信号高速电路设计方面，详细介绍了同步系统、DDRx（源同步系统）和高速串行传输的特点，以及运用Cadence Allegro Sigrity 仿真平台的分析流程及方法。此外还介绍了常用的信号完整性和电源完整性的相关测试手段及方法，简要介绍了从芯片、封装到电路板的系统级仿真设计方法。 这本书最大的特点就是理论和实例，会更加加深理解。 第五本 《ADS信号完整性仿真与实战》 作者：蒋修国 与上书一样，不过仿真的平台是ADS了。两者不做对比，如果使用的软件平台是谁就看哪本书。毕竟前面提到的书都看过了，理论基本都应该理解个七七八八了。 最后还推荐一本专门针对EMI的书 《印刷电路板设计-在真实设计里的EMI控制》 印刷电路板设计-在真实设计里的EMI控制这本书内容阐述许多EMI的一些基本概念，对于EMI工程师是很好的教科书，同时对于电子产品硬件、layout、结构工程师也是不错的参考教程。毕竟，好的EMI产品设计是要个个部分配合的。阅读本书你可以知道要如何做好EMI设计，更重要的是知道其原理，知其然更知其所以然。 原文链接

在DCDC电源电路中，PCB的布局对电路功能的实现和良好的各项指标来说都十分重要。本文以buck电路为例，简单分析一下如何进行合理PCB layout布局以及设计中的注意事项。 首先，以最简单的BUCK电路拓扑为例，下图（1-a）和（1-b）中分别标明了在上管开通和关断时刻电流的走向，即 功率回路部分 。这部分电路负责给用户负载供电，承受的功率较大。 结合图（1-c）中Q1和Q2的电流波形，不难发现，由于电感的存在，后半部分电路中不会存在一个较高的电流变化趋势，只有在两个开关管的部分会出现 高电流转换速率 。在PCB布线时需要特别注意，尽可能减小这一快速变化的环节的面积，来减少对其他部分的干扰。随着集成工艺的进步，目前大部分电源芯片都将上下管集成到了芯片的内部。 了解了高电流转换速率部分后，让我们回到整个功率回路布局来看。以MPS的非常受欢迎的MPQ8633A（B）系列产品为例，这是一款完全集成的高频同步降压转换器可以实现高达12-20A的输出电流，其原理图如下，其功率回路（绿色标注）中包含输入电容，电感以及输出电容等器件。 功率回路也需要做到尽可能地占用较小的环路面积，来减少噪声的发射以及回路上的寄生参数。推荐的PCB布局如图（3）所示。注意点如下： 输入电容就近放在芯片的输入Vin 和功率地PGND ，减少寄生电感的存在，因为输入电流不连续，寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响。 VIN 的管脚旁边至少各有1 个去耦电容 ，用来滤除来自电源输入端的交流噪声和来自芯片内部（倒灌）的电源噪声，同时也为芯片储能。 且电容需要紧挨管脚，两者的间距需要小于40mil 。 功率回路尽可能的短粗，保持较小的环路面积 ，减少噪声的发射。 SW 点是噪声源，保证电流的同时保持尽量小的面积 ，远离敏感的易受干扰的位置，例如FB 等。 铺铜面积和过孔数量会影响到PCB 的通流能力和散热。 由于PCB的载流能力与PCB板材、板厚、导线宽厚度以及温升相关，较为复杂，可以通过IPC-2152标准来进行准确的查找和计算。一般，对于MPQ8633A（B）的PCB来说，需要在VIN（至少打6个过孔）和PGND（至少打9个过孔）处多打过孔，这两处的 铺铜应最大化来减小寄生阻抗 。SW处的铺铜也需要加宽，以免出现限流的情况，导致工作异常。 讨论完功率回路部分，转眼看芯片逻辑电路部分，这部分的PCB布局也是有所讲究的。 结合图（3）和（4）可总结注意点如下： 将BST 电容放置在尽可能靠近BST 和SW 的位置 ，使用 20mil 或更宽 来布线路径。 FB 电阻连接到FB 管脚尽可能短， 减少噪声的耦合。这是芯片最敏感，最容易受干扰的部分，是引起系统不稳定的十分常见原因。需要将其 远离噪声源 ，例如：SW点，电感，二极管等（在非同步buck中，MPQ8633外围无二极管）。如图，RFF、CFF、RFB1、RFB2都尽量靠近芯片摆放。 VCC 电容应就近放置在芯片的VCC 管脚和芯片的信号地之间，尽量在一层，没有过孔 。对于信号地（AGND）和功率地（PGND）在一个管脚的芯片，同样就近和该管脚连接。 AGND和PGND需要进行 单点连接 。 将SS 电容靠近TRK/REF 至RGND 。 将SENSE电容置于输出SENSE线之间， 平行走线 。 PCB layout 中走线和铺铜都尽量避免90 °直角 ，走45°或者圆弧角，特别是在高频信号传输线部分。避免由传输线宽带来的反射和传输信号的失真。 最后，为了方便大家了解自己画的PCB是否合理，可以参考以下简易表格做一个自评： 设计建议 比重（%） 自评打分 备注 器件位置摆放 输入电容靠近芯片放置，去耦电容需要放置在VIN与功率PGND管脚旁边6mil （允许元器件最小间距），最好不要超过40mil。与芯片放置在同一层。 20 电感靠近SW管脚放置。与芯片放置在同一层。 15 使用电源模块，可忽略此条 输出电容两端需靠近电感Vout端和功率PGND放置。与芯片放置在同一层。 15 续流二极管需要靠近电感SW与功率PGND放置。与芯片放置在同一层。 5 使用同步电源芯片，可忽略此条 VCC电容需靠近芯片VCC管脚放置。与芯片放置在同一层。 3 FB电阻需靠近FB管脚放置，走线尽量短。与芯片放置在同一层。远离噪声源。 3 BST RC需靠近SW和BST管脚放置。与芯片放置在同一层。 3 COMP RC靠近管脚放置。 3 若无此管脚，可忽略此条。 大功率网络铺铜 VIN 铺铜 3 SW铺铜在足够通流情况下越短越好。 4 Vout铺铜 3 GND铺铜 4 在最后进行整体铺铜较为便捷。 VIA过孔 GND网络过孔数量≥(Iin+Iout)/200mA 4 VIN网络过孔数量≥Iin/200mA 3 Vout网络过孔数量≥Iin/200mA 3 过孔不打在芯片管脚或器件焊盘上 1 其他弱电信号 EN 电阻尽量靠近芯片摆放，可放置在不同层。 1 SS RC尽量靠近芯片管脚摆放。 1 PG 1 其他（CS，mode等） 1 参考相应规格书 走线 走线以及铺铜都用45°或者圆弧角。 2 电感下方不走线。 1 采样信号平行走线。 1 若无此功能，可忽略此条。 以上表格适用于简单的buck、boost电路的PCB设计，多用单层或者双层板即可。仅供参考，欢迎补充。 来源：mps