福建專業(yè)SMT插件在高速設(shè)計中,可控阻抗板和線路的特性阻抗問題困擾著許多中國工程師。本文通過簡單而且直觀的方法介紹了特性阻抗的基本性質(zhì)、計算和測量方法。在高速設(shè)計中,可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問題之一。SMT插件生產(chǎn)廠首先了解一下傳輸線的定義:傳輸線由兩個具有一定長度的導(dǎo)體組成,一個導(dǎo)體用來發(fā)送信號,另一個用來接收信號(切記“回路”取代“地”的概念)。在一個多層板中,每一條線路都是傳輸線的組成部分,鄰近的參考平面可作為第二條線路或回路。一條線路成為“性能良好”傳輸線的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整個線路中保持恒定。線路板成為“可控阻抗板”的關(guān)鍵是使所有線路的特性阻抗?jié)M足一個規(guī)定值,通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線路板中,傳輸線性能良好的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整條線路中保持恒定。但是,究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最簡單的方法是看信號在傳輸中碰到了什么。當(dāng)沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動時,這類似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中,如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端(它位于發(fā)送線路和回路之間),一旦連接,這個電壓波信號沿著該線以光速傳播,它的速度通常約為6英寸/納秒。當(dāng)然,這個信號確實是發(fā)送線路和回路之間的電壓差,它可以從發(fā)送線路的任何一點和回路的相臨點來衡量。圖2是該電壓信號的傳輸示意圖。Zen的方法是先“產(chǎn)生信號”,然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第Y個0.01納秒前進了0.06英寸,這時發(fā)送線路有多余的正電荷,而回路有多余的負電荷,正是這兩種電荷差維持著這兩個導(dǎo)體之間的1伏電壓差,而這兩個導(dǎo)體又組成了一個電容器。在下一個0.01納秒中,又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調(diào)整到1伏特,這必須加一些正電荷到發(fā)送線路,而加一些負電荷到接收線路。每移動0.06英寸,必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路,而把更多的負電荷加到回路。每隔0.01納秒,必須對傳輸線路的另外一段進行充電,然后信號開始沿著這一段傳播。電荷來自傳輸線前端的電池,當(dāng)沿著這條線移動時,就給傳輸線的連續(xù)部分充電,因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進0.01納秒,就從電池中獲得一些電荷(±Q),恒定的時間間隔(±t)內(nèi)從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負電流實際上與流出的正電流相等,而且正好在信號波的前端,交流電流通過上、下線路組成的電容,結(jié)束整個循環(huán)過程。
從IC芯片的發(fā)展及封裝形式來看,芯片體積越來越小、引腳數(shù)越來越多;同時,由于近年來IC工藝的發(fā)展,使得其速度也越來越高。這就帶來了一個問題,即電子設(shè)計的體積減小導(dǎo)致電路的布局布線密度變大,而同時信號的頻率還在提高,從而使得如何處理高速信號問題成為一個設(shè)計能否成功的關(guān)鍵因素。隨著電子系統(tǒng)中邏輯復(fù)雜度和時鐘頻率的迅速提高,信號邊沿不斷變陡,印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統(tǒng)電氣性能的影響也越發(fā)重要。對于低頻設(shè)計,線跡互連和板層的影響可以不考慮,但當(dāng)頻率超過50 MHz時,互連關(guān)系必須考慮,而在*定系統(tǒng)性能時還必須考慮印刷電路板板材的電參數(shù)。因此,高速系統(tǒng)的設(shè)計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串?dāng)_、傳輸線效應(yīng)等信號完整性(Signal Integrity,SI)問題。當(dāng)硬件工作頻率增高后,每一根布線網(wǎng)絡(luò)上的傳輸線都可能成為發(fā)射天線,對其他電子設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射或與其他設(shè)備相互干擾,從而使硬件時序邏輯產(chǎn)生混亂。電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)的標(biāo)準(zhǔn)提出了解決硬件實際布線網(wǎng)絡(luò)可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾以及本身抵抗外部電磁干擾的基本要求。1 高速數(shù)字電路設(shè)計的幾個基本概念在高速數(shù)字電路中,由于串?dāng)_、反射、過沖、振蕩、地彈、偏移等信號完整性問題,本來在低速電路中無需考慮的因素在這里就顯得格外重要;另外,隨著現(xiàn)有電氣系統(tǒng)耦合結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,電磁兼容性也變成了一個不能不考慮的問題。要解決高速電路設(shè)計的問題,首先需要真正明白高速信號的概念。高速不是就頻率的高低來說的,而是由信號的邊沿速度決定的,一般認為上升時間小于4倍信號傳輸延遲時可視為高速信號。即使在工作頻率不高的系統(tǒng)中,也會出現(xiàn)信號完整性的問題。這是由于隨著集成電路工藝的提高,所用器件I/O端口的信號邊沿比以前更陡更快,因此在工作時鐘不高的情況下也屬于高速器件,隨之帶來了信號完整性的種種問題。
1、PCB分板機對于運轉(zhuǎn)問題的原因:蓄電池沒有充足電力,蓄電池和啟動電機之間的連接斷開。蓄電池或接線卡子出現(xiàn)的氧化的現(xiàn)象;電磁開關(guān)與兩大接線柱接觸不良或是導(dǎo)流片被嚴重?zé)g;電刷出現(xiàn)磨損、折斷或是電刷卡在刷架中;電刷整流器間存在油污或是整流片的嚴重?zé)g。2、繞組部分短路或斷路:有三個原因會出現(xiàn)這種情況,一是電樞繞組或是換向器片出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象,二是軸承或銅套出現(xiàn)磨損導(dǎo)致轉(zhuǎn)子掃膛,三是在安裝的時候4個電刷的位置裝錯了或是新?lián)Q的軸套間隙過大。PCB分板機啟動時空轉(zhuǎn):撥叉安裝不正確,撥叉滑柱裝置在挪動襯套內(nèi)讓電動機齒輪不可能與撥叉一同轉(zhuǎn)動。3.PCB分板機啟動電機就會轉(zhuǎn)動。電磁開關(guān)鐵芯和接盤推桿間間的間隙太大會造成單向離合器打滑,無法帶動飛輪齒圈轉(zhuǎn)動。啟動電機齒輪一旦嚴重磨損,就會無法與飛輪齒圈很好地磨合。電磁開關(guān)常吸常開,是指在按下啟動開關(guān)后,電磁開關(guān)的鐵芯剛被吸上去就會馬上脫下來,脫下來后又會被吸上去,然后又馬上脫下來,達不到啟動發(fā)起機的效果1。呈現(xiàn)這種毛病現(xiàn)象的常見緣由是堅持線圈斷路。
一、PCB沉金采用的是化學(xué)沉積的方法,通過化學(xué)氧化還原反應(yīng)的方法生成一層鍍層,一般厚度較厚,是化學(xué)鎳金金層沉積方法的一種,可以達到較厚的金層。二、PCB鍍金采用的是電解的原理,也叫電鍍方式。其他金屬表面處理也多數(shù)采用的是電鍍方式。在實際產(chǎn)品應(yīng)用中,90%的金板是沉金板,因為鍍金板焊接性差是他的致命缺點,也是導(dǎo)致很多公司放棄鍍金工藝的直接原因!沉金工藝在印制線路表面上沉積顏色穩(wěn)定,光亮度好,鍍層平整,可焊性良好的鎳金鍍層?;究煞譃樗膫€階段:前處理(除油,微蝕,活化、后浸),沉鎳,沉金,后處理(廢金水洗,DI水洗,烘干)。沉金厚度在0.025-0.1um間。金應(yīng)用于電路板表面處理,因為金的導(dǎo)電性強,抗氧化性好,壽命長,而鍍金板與沉金板最根本的區(qū)別在于,鍍金是硬金(耐磨),沉金是軟金(不耐磨)。1、沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金對于金的厚度比鍍金要厚很多,沉金會呈金黃色,較鍍金來說更黃(這是區(qū)分鍍金和沉金的方法之一),鍍金的會稍微發(fā)白(鎳的顏色)。2、沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金相對鍍金來說更容易焊接,不會造成焊接不良。沉金板的應(yīng)力更易控制,對有邦定的產(chǎn)品而言,更有利于邦定的加工。同時也正因為沉金比鍍金軟,所以沉金板做金手指不耐磨(沉金板的缺點)。3、PCB沉金板只有焊盤上有鎳金,趨膚效應(yīng)中信號的傳輸是在銅層不會對信號有影響。4、沉金較鍍金來說晶體結(jié)構(gòu)更致密,不易產(chǎn)成氧化。5、隨著電路板加工精度要求越來越高,線寬、間距已經(jīng)到了0.1mm以下。鍍金則容易產(chǎn)生金絲短路。沉金板只有焊盤上有鎳金,所以不容易產(chǎn)成金絲短路。