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PCB制版毕业设计在电子工程领域，PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）制版是一项至关重要的技术。
它是电子产品实现功能的基础，承载着电子元件之间的连接和信号传输。
我的毕业设计就围绕着 PCB 制版展开，通过这一过程，我深入了解了 PCB 设计的原理、流程和实际应用。
PCB 制版的第一步是明确设计需求。
这包括确定电路板的功能、尺寸、层数、工作频率、信号完整性要求等。
例如，如果是设计一个用于高速数字信号处理的 PCB，就需要特别关注信号的传输速度和完整性，可能会选择多层板，并采用特殊的布线策略。
接下来是原理图设计。
原理图就像是 PCB 的蓝图，它展示了各个电子元件之间的电气连接关系。
在绘制原理图时，需要选择合适的元件符号，并正确连接它们的引脚。
同时，还要为每个元件添加准确的封装信息，以便后续的 PCB 布局布线能够顺利进行。
完成原理图设计后，就进入了 PCB 布局布线阶段。
这是整个 PCB 制版过程中最关键也最具挑战性的环节之一。
在布局时，需要考虑元件的摆放位置，以优化信号走线、减少电磁干扰、提高散热性能等。
例如，高频元件应尽量靠近，敏感元件应远离干扰源。
布线则需要遵循一系列的规则，如最小线宽、线间距、过孔大小等，以确保电路板的电气性能和可靠性。
在布线过程中，还需要进行电源和地线的规划。
电源和地线的分布对整个电路板的稳定性和噪声抑制起着重要作用。
合理的电源和地线布局可以减少电源波动和噪声干扰，提高系统的性能。
此外，为了提高 PCB 的可制造性和可测试性，还需要进行一些特殊的设计。
比如添加测试点，以便在生产过程中进行电路板的测试；设计工艺边，方便电路板的加工和组装。
在 PCB 制版过程中，电磁兼容性（EMC）和信号完整性（SI）是两个需要重点关注的问题。
电磁兼容性是指电子产品在复杂的电磁环境中能够正常工作，且不会对其他设备产生电磁干扰。
为了实现良好的电磁兼容性，需要采取一些措施，如合理的布线、屏蔽、滤波等。
大学pcb课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PCB（印制电路板）的基本概念、设计流程和制作原理。
2. 学生掌握电路原理图设计、PCB布局、布线、元件封装等基本知识。
3. 学生了解PCB设计中的电磁兼容性、信号完整性等关键问题。
技能目标：1. 学生能运用电路设计软件（如Altium Designer、Cadence等）完成简单的PCB设计。
2. 学生具备分析PCB设计问题并提出改进方案的能力。
3. 学生能够独立完成一个小型电子产品的PCB设计，并进行基本的调试与测试。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子设计领域的兴趣，提高创新意识和动手能力。
2. 学生树立正确的工程观念，注重实践与理论相结合，严谨认真对待设计工作。
3. 学生在团队协作中学会沟通、分享、承担责任，培养良好的团队合作精神。
本课程针对大学年级学生，结合PCB课程特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的电路设计能力和实际操作技能。
课程要求学生具备一定的电子基础知识，能够适应电子设计领域的发展需求。
通过本课程的学习，使学生能够掌握PCB设计的基本方法和技巧，为从事电子工程师等相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. PCB基础知识：包括PCB的发展历程、分类、材料与制造工艺，让学生了解PCB的基本概念。
教材章节：第一章PCB概述2. 电路原理图设计：讲解原理图符号、元件、绘制规则，使学生掌握原理图设计方法。
教材章节：第二章电路原理图设计3. PCB布局与布线：介绍布局、布线原则，讲解PCB设计中的注意事项，提高学生的布局与布线能力。
教材章节：第三章PCB布局与布线4. 元件封装与库管理：讲解元件封装的创建与使用，使学生掌握库管理方法。
教材章节：第四章元件封装与库管理5. PCB设计软件操作：以Altium Designer或Cadence为例，介绍软件操作方法，使学生熟练运用软件进行PCB设计。
教材章节：第五章PCB设计软件操作6. PCB设计中的电磁兼容性与信号完整性分析：讲解相关概念、分析方法及对策，提高学生在PCB设计中的电磁兼容性意识。
第19卷 第2期 天 中 学 刊 Vol ．19 No ．22004年4月 Journal of Tianzhong Apr ．2004收稿日期：2004-02-10作者简介：冯志宇（1972− ），男，河南正阳人，电子科技大学电子工程学院信号与信息处理专业硕士研究生．高速PCB 设计中的信号完整性和传输延时分析冯志宇（电子科技大学，四川 成都 610054）摘 要：信号完整性问题及由传输延时引起的时序问题是高速PCB 设计中的主要问题，借助功能强大的Cadence/SpecctraQuest 仿真软件，对高速信号线进行布局布线前仿真，可以发现和解决这些问题，从而缩短设计周期．关键词：信号完整性；时序；仿真 随着IC 工艺的提高，驱动器的上升沿和下降沿越来越陡，由原来的十几ns 提高到几ns ，有的甚至达到几ps ，同时电子系统的时钟频率也在不断提高．对于低频电路设计而言，器件管脚间的逻辑连接可以看成是简单的线迹互联．但对频率超过50 MHz 的高频电路，互连关系必须按传输线考虑，由此产生的信号完整性问题及时序问题成为高速PCB 设计中的主要问题．借助功能强大的Cadence/SpecctraQuest 仿真软件对高速信号线进行布局布线前仿真，可以发现和解决这些问题，从而缩短设计周期．1 高速移动接入系统的信号完整性问题信号完整性（Signal Integrity ）简称SI ，是指信号在信号线上的传输质量，主要包括反射、振荡、地弹、串扰等性能参数．信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候，具有所必需达到的电压电平数值．信号完整性是由板级设计中多种因素共同决定的．图1所示是我们所设计的高速移动接入系统，其中虚线框中为该系统高速数据通路的中频和基带部分．A/D 部分通过采样、量化、编码将模拟中频信号转换成数字中频信号，然后利用DDC 部分对其进行混频（解调）、抽取、滤波，将中频带通信号混频成基带信号；DSP 模块负责完成基带信号的调制/解调、数据交织/解交织、数据编码/解码、数据纠错和检验、数据加密/解密、语音压缩/解压缩等；图1 高速移动接入系统框图DUC 和D/A 部分则是DDC 和A/D 部分的逆过程．该系统的中频部分既有频率较高的数字信号又有敏感度很高的模拟信号，基频部分DSP 与SDRAM 之间的数据交换速率高达100 Mb/s ，由此产生的信号完整性及时序问题十分突出．在高速PCB 设计中，信号完整性问题是系统能否正常工作的关键因素之一．因此，有必要在布线前利用仿真软件对该高速系统进行关键信号线的仿真．当信号完整性满足要求后就可以进行时序分析中图分类号：TN405.97文献标识码：A文章编号：1006－5261(2004)02－0018－04了，否则还需调整布局，重新仿真．图2、图3、图4分别是用Cadence/SpecctraQuest 仿真软件得到的该系统中SDRAM 的时钟（SDCLK ）、数据写和数据读信号的仿真波形，可以看出这3个典型信号都能够满足波形完整性的要求．2 高速移动接入系统中的时序关系2.1 系统时序分析对于异步时序电路，往往可以灵活地设置建立、选通和保持时间，以满足系统时序要求．而同步时序电路必须从设计上留有充足的建立和保持时间，才能保证系统正常工作．高速移动接入系统中，DSP 与SDRAM 互连的关键信号线有时钟线SDCLK 、数据线D 47∼16和地址线ADDR 23∼0．由于系统工作频率高达100 MHz ，故这些信号线的互连延时是不可忽略的，它对信号的建立和保持时间起着至关重要的作用．仿真应该着重解决这些线网的拓扑问题．布线延时与布线迹的阻抗及布线长度有关，高阻抗线迹能够减少信号的跳变时间．其他因素如驱动特性和负载特性也会影响布线延时．下面在考虑布线延时的基础上，推导DSP 与SDRAM 互连的高速信号线间的时序约束关系．二者间互连的高速信号线时序及延时关系如图5所示．其中，P Clock ，T 表示时钟周期，D Clock ，t 表示时钟布线延时，D(max)Data ，t 和D(min)Data ，t 分别表示数据传输的最长延时和最短延时，isu(DSP)t ，ih(DSP)t 和oh(DSP)t 分别表示DSP 的输入建立时间、输入保持时间和输出保持时间，isu(SDRAM)t ，ih(SDRAM)t 和oh(SDRAM)t 分别表示SDRAM 的输入建立时间、输入保持时间和输出保持时间．(a) SDCLK(out from DSP)，(b) SDCLK(into SDRAM)， (c) Data(out from SDRAM)，(d) Data(into DSP)， (e) Data(out from DSP)，(f) Data(into SDRAM)图5 高速信号线时序及延时关系读建立时间应满足 isu(DSP)ACC D(max)Data D Clock P Clock t t t t T ≥，，，−−−， (1) 读保持时间应满足 ih(DSP)(min)D Data D Clock oh(SDRAM)t t t t ≥，，++，(2)写建立时间应满足DDATO (max)D Data D Clock P Clock t t t T −−+，，，isu(SDRAM)t ≥，(3) 写保持时间应满足 ih(SDRAM)D Clock (min)D Data oh(DSP)t t t t ≥，，−+，(4)由(1)式，可得 (max)D Data isu(DSP)ACC D Clock P Clock ，，，≥t t t t T −−−， (5) 由(4)式，可得(min)D Data D Clock oh(DSP)ih(SDRAM)，，≤t t t t +−， (6)由(5)，(6)式，可得isu(DSP)ACC D Clock P Clock t t t T −−−，，D Clock oh(DSP)ih(SDRAM)，≥t t t +−，图2 时钟信号的仿真波形图3 数据写信号的仿真波形图4 数据读信号的仿真波形)a ()b ()c ()d ()e ()f (进而有+−2)(ACC P Clock D Clock t T t ，，≤2)(isu(DSP)oh(DSP)ih(SDRAM)t t t −+−．(7)由(2)，(3)式，可推导出 +−2)(oh(SDRAM)ih(DSP)D Clock t t t ≥，2)(P Clock isu(SDRAM)DDATO ，T t t −+，(8)由(7)，(8)式，可推导出+−−−++−2)(2)()ih(SDRAM ACC P Clock D Clock P Clock isu(SDRAM)DDATO oh(SDRAM)ih(DSP)t t T t T t t t t ，，，≤≤．2)(isu(DSP)oh(DSP)t t −(9)可见，时钟线迹的延时必须在一定范围内波动，才能满足DSP 与SDRAM 间数据交换的时序要求，不能太长也不能太短．较短的延时可以增加读建立时间，却缩短了读保持时间．另外，一旦时钟线迹的延时确定（即时钟走线确定），则数据线的延时必须同时满足读写的时序要求，才能保证正确的读写． 2.2 时序关系在本系统中的应用该系统设计中DSP 采用ADI 公司的ADSP21161芯片，SDRAM 采用MICRON 公司的MT48LC4M16B2-75芯片．DSP 与SDRAM 间的数据交换速率可达100 MHz b/s ，是PCB 设计关注的重点．为保证系统能正常、可靠和稳定地工作，必需进行布线前时序仿真．MT48LC4M16B2-75芯片和ADSP21161芯片的参数如下：ns 8.2isu(DSP)=t ，ns 0.3ih(DSP)=t ，ns 2.1oh(DSP)=t ，ns 5.1isu(SDRAM)=t ，ns 8.0ih(SDRAM)=t ，ns 2.2oh(SDRAM)=t ，ns 10P Clock =，t ，ns 3.7ACC =t ，ns 5.7DDATO =t ．将上述参数代入(9)式可得ns 8.0ns 0D Clock ≤≤，t ．根据实际布局情况取ns 5.0D Clock =，t ，则由不等式(1)∼(4)得ns 7.0ns 3.0D Data ≤≤，t ．任取D16-47中的一根数据线D35，分别取ns 7.0ns 5.0ns 3.0D Clock ，，，=t 做读写扫描仿真，结果如图6所示．其中(a)，(c)，(e)分别为ns 7.0ns 5.0ns 3.0D Clock ，，，=t 时数据线D35的读波形，(b)，(d)，(f)分别为ns 7.0ns 5.0ns 3.0D Clock ，，，=t 时数据线D35的写波形．可见在ns 7.0ns 3.0D Data <<，t 范围内数据的读写波形符合完整性要求．把ns 7.0ns 3.0D Data ≤≤，t 作为D40的布线拓扑规则加到Dd16-47进行规则驱动下的布线，布线后D16-47的延时见图7，由图7可知，ns 3282.0D(min)Data =，t ，ns 6090.0D(max)Data =，t ，能够满足ns 7.0ns 3.0D Data ≤≤，t 的要求．制板后用示波器观察到的数据线D35的读波形如图8所示． 图7 布线后数据线的传输延时分析图片图6 数据线D35的仿真波形(b)(a)(c)(d)(e)(f) 图8 制板后用示波器观察到的数据线D35的读波形信号完整性问题和由布线延时引起的时序问题，是高速系统板级实现需要着重解决的问题，利用Cadence/SpecctraQuest仿真软件进行板前和板后仿真，是解决这些问题的有效方法．参考文献： [1] 杨小牛，楼才义，徐建良．软件无线电原理与应用[M]．北京：电子工业出版社，2002．100∼159．[2] 曾峰，侯亚宁，曾凡雨．印制电路板（PCB）设计与制作[M]．北京：电子工业出版社，2002．85∼107．[3] Johnson H W．High-Speed Digital Design[M]．PrenticeHall PTR，1993．97∼121． 〔责任编辑 张继金〕 Analysis of Signal Integrity and Propagation Delayin High-Speed PCB DesignFENG Zhi-yu（University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu Sichuan 610054, China）Abstract: In the high-speed PCB design, the main problems are signal integrity and time sequence caused by propagation delay. We can find out and solve these problems, when simulating high speed signal line in virtue of Cadence/SpecctraQuest Before layout and routing trace which helps to shorten the design period.Key words: signal integrity; time sequence; simulation（上接第9页）Note to the Infinitude Calculation of InfinitesimalMA Ge, SONG Su-luo（Nanyang Institute of Technology, Nanyang Henan 473004, China）Abstract: By analyzing and discussing the sum sequence and product sequence of countable infinite infinitesimal sequence and the sequence of positive infinity power of infinitesimal sequence and positive infinitesimal sequence power of non-negative infinitesimal sequence, the understanding on infinitesimal are deepened.Key words: infinitesimal; infinite sum; infinite product; infinity power。
【摘要】随着微电子技术和计算机技术的不断发展，信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。
借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest 仿真软件，利用IBIS模型，对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法，可以发现信号完整性问题，根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计，从而缩短设计周期。
本文概要地介绍了信号完整性(SI)的相关问题，基于信号完整性分析的PCB 设计方法，传输线基本理论，详尽的阐述了影响信号完整性的两大重要因素—反射和串扰的相关理论并提出了减小反射和串扰得有效办法。
讨论了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并对仿真结果进行了分析。
研究结果表明在高速电路设计中采用基于信号完整性的仿真设计是可行的, 也是必要的。
【关键字】高速PCB、信号完整性、传输线、反射、串扰、仿真AbstractWith the development of micro-electronics technology and computer technology，application of signal integrity analysis is the only way to solve high-speed system design. By dint of SpecctraQuest which is a powerful simulation software, it’s a simple and doable analytical method to make use of IBIS model to analyze signal integrity on high-speed signal lines before component placement and routing. This method can find out signal integrity problem and make optimization design on interrelated problem of signal integrity. Then the design period is shortened.In this paper，interrelated problem of signal integrity, PCB design based on signal integrity, transmission lines basal principle are introduced summarily．The interrelated problem of reflection and crosstalk which are the two important factors that influence signal integrity is expounded. It gives effective methods to reduce reflection and crosstalk. The establishment of emulational model based on SpecctraQucst is discussed and the result of simulation is analysed. The researchful fruit indicates it’s doable and necessary to adopt emulational design based on signal integrity inhigh-speed electrocircuit design.Key WordsHigh-speed PCB、Signal integrity、Transmission lines、reflect、crosstalk、simulation目录第一章绪论 (5)第二章Candence Allegro PCB简介 (6)2.1 高速PCB的设计方法 (6)2.2 SpecctraQuest Interconnect Designer在高速信号印刷板设计中的应用.72.3 PCB板的SI仿真分析 (8)第三章信号完整性分析概论 (12)3.1 信号完整性（Signal Integrity）概念 (12)3.2 信号完整性的引发因素 (12)3.3 信号完整性的解决方案 (14)第四章传输线原理 (15)4.1 传输线模型 (15)4.2 传输线的特性阻抗 (16)第五章反射的理论分析和仿真 (19)5.1 反射形成机理 (19)5.2 反射引起的振铃效应 (20)5.3 端接电阻匹配方式 (23)5.4 多负载的端接 (28)5.5 反射的影响因素 (29)第六章串扰的理论分析和仿真 (34)6.1 容性耦合电流 (34)6.2 感性耦合电流 (35)6.3 近端串扰 (36)6.4 远端串扰 (38)6.5 串扰的影响因素 (41)第七章结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (47)附录：A/D、D/A 采样测试板原理图和PCB板图 (61)第一章绪论随着信息宽带化和高速化的发展，以前的低速PCB已完全不能满足日益增长信息化发展的需要，人们对通信需求的不断提高，要求信号的传输和处理的速度越来越快，相应的高速PCB的应用也越来越广，设计也越来越复杂。
pcb工程师前景PCB（Printed Circuit Board）工程师是电子行业中的关键职位之一。
随着电子产品的快速发展，PCB工程师的需求也日益增长。
本文将着重讨论PCB工程师的前景，并介绍该职位所涵盖的技能和职责。
一、PCB工程师的职责PCB工程师负责设计和开发电子产品中的印刷电路板。
他们需要理解电子电路原理，并将电子设备的功能转化为适用于印刷电路板的布局和设计。
PCB工程师的职责包括但不限于以下几个方面：1. PCB设计：根据产品规格书和客户要求，进行电路板的设计和布局。
他们需要选择合适的材料、元件和连接方式，并考虑电磁兼容性和信号完整性等因素。
2. PCB制造：与PCB制造商合作，确认电路板的制造流程并监督样板板的制作。
他们还需要进行可行性分析，以确保电路板的生产符合成本和质量标准。
3. 故障排除：在电子产品开发和生产过程中，可能会出现电路故障和问题。
PCB工程师需要运用相关工具和方法，进行故障排查并提供解决方案。
二、PCB工程师的技能要求成为一名优秀的PCB工程师需要具备以下几项核心技能：1. 电子电路设计与分析：熟悉各种电子元器件及其特性，并能理解电路图纸和原理图。
掌握常见电路分析软件和EDA（Electronic Design Automation）工具的使用。
2. PCB设计软件：熟练使用主流的PCB设计软件，如Altium Designer、Cadence Allegro等。
能够根据设计要求进行电路板的绘制、布局和打样。
3. 电磁兼容性（EMC）和信号完整性（SI）：了解EMC和SI的基本原理，具备电磁场和信号传输特性的分析能力。
掌握规避EMC和SI 问题的方法。
4. 制造工艺和工程技术：理解PCB的制造工艺和生产流程，熟悉常见的表面贴装技术和多层板工艺。
具备解决制造问题和提高工艺效率的能力。
三、PCB工程师的发展前景1. 就业市场需求旺盛：随着电子产品的快速发展，PCB工程师的需求量逐年增加。
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pcb的原理
PCB（Printed Circuit Board）即印刷电路板，是电子元器件的基础组成部分之一，用于支持其它电子元器件之间的连接和信号传输。
PCB通过多层绝缘基板和导电铜箔排列组合而成。
PCB的原理主要包括三个方面：设计、制造和组装。
首先，PCB的设计意味着将电路图转化为PCB布局。
设计师根据电路图的要求，在CAD软件中进行布线、布局和设计规则编排。
在布线过程中，需要根据信号传输的速度、电流大小和电压要求，考虑信号完整性和电磁兼容性。
设计完成后，可以生成制造所需的Gerber文件。
其次，PCB的制造是指通过一系列的工艺过程将PCB设计转化为实际的电路板。
首先，将设计好的Gerber文件导入到PCB制造设备中，然后通过光刻技术在覆铜片上定义出所需的线路图形。
接着，在酸洗和蚀刻过程中去除不需要的铜箔，并使用绝缘材料填充间隙。
最后，通过金属蒸发或电镀技术在相关部分涂上金属，以提高连接的导电性。
最后，PCB的组装是将电子元器件焊接到PCB上，形成一个完整的电路系统。
组装过程包括插件组装和表面贴装技术。
在插件组装中，通过插销将插件连接到PCB的相应孔上。
在表面贴装技术中，电子元器件封装的引脚与PCB上的焊盘相匹配，并通过回流焊接或波峰焊接技术焊接到PCB上。
综上所述，PCB的原理包括设计、制造和组装。
每一步都必须精确和谨慎，以确保PCB的性能满足电子设备的需求。
