布局设计子流程:模块布局→整体布局→叠层与阻抗→规则设置→模块扇出→布局评审
1. 模块布局
1 以模块内主芯片为核心,以原理图为基础,按照信号连接顺藤摸瓜的方式,把相关阻容等分立器件放在该芯片周围,内部器件摆放整齐、均匀
2 时钟电路放置
● 晶体和晶振与相关的IC器件靠近放置,距离≤1000Mil;
● 晶体的增益电容和相位电容放置在晶体与主芯片之间;
3 电源电路放置
优先处理开关电源模块布局,并按器件资料要求设计。
4、 储能电容放在芯片周围,兼顾各电源管脚
5 由R、L、C组成的L型/π型滤波电路,靠近电源管脚放置。
6 串联电阻靠近源端放置,直线距离一般不超过300Mil;并联匹配电阻靠近接收端放置,直
线距离一般不超过300Mil;AC电容优先放置在接收端,直线距离小于500Mil。
PCB的组成元素
焊盘:用于焊接元器件引脚的金属孔。
过孔:用于连接各层之间元器件引脚的金属孔。
安装孔:用于固定印刷电路板。
导线:用于连接元器件引脚的电气网络铜膜。
接插件:用于电路板之间连接的元器件。
填充:用于地线网络的敷铜,可以有效的减小阻抗。
一个典型的主机板可能包括了各种电路模块:
时钟电路、开关电源、 处理器、存储电路、PCI总线单元、滤波电路、总线控制单元、 AD、DA转换电路、1/O接口电路。
高速PCB布局主要关注点
· 板材选择·叠层阻抗· 走线长度· 拓扑规划·电源通道
1. 常见DFx要求
2. 基于SI/PI的布局策略
3. 布局设计流程与实战
4. 答疑交流
常见的DFx要求
1 质量较大、体积较大的器件,一般设计在A面(Primary Side),且尽可能放置在板子中心
区域
2 B面(Secondary Side)主要放置一些阻容感等低矮小器件。
3 双面SMT时,整板对角线上正反面必须添加光学点
4 板上器件距离传送边5mm以上,当布局满足不了传送边的间距时,必须在板边添加至少5mm的辅助边/工艺边。
5 为了后续返修需要,BGA器件与同层其它器件间距推荐5mm以上(最少3mm)
6 电解电容极性方向不超过2个
DFM要求,及可布通率在布局时需要注意:
1 盘中孔设计时,布局时,空间上不需要特别预留打孔空间。
2 非盘中孔设计时,布局时,需留出打孔空间。
3 器件金属外壳与PCB接触区域向外延1.5mm区域内不能的空间。
4 需要外层走线时,布局时预留出足够的空间去走线
5 关键信号主通道上尽量不要布置器件,尤其不要布量布局时注意预留出足够
满足DFT要求,在布局时需要注意:
1 散热片及扣板下不要放置测试类的器件和灯。
2 不要在非器件面放置测试类器件和灯。
3 在测试类器件周围3毫米范围内尽量不要有高器件。
布局规划-电源规划
电源评估原则:
1 分析单板电源总数与分布情况,优先关注分布范围大,及电流大于1A以上的电源。
2对于电流<1A的电源可以采用走线层铺铜的方式处理。
3对于电流较大且分布较集中或者空间充足的情况下采用信号层铺铜的方式处理。
尼玛，卡的要四
梳理设计要求：
设计预备
1. 设计流程与任务说明2. 梳理设计要求3. PCB布局规划
高速PCB设计流程
设计预备
设计预备子流程为:结构绘制→网表导入→布局规划
HDMI模块电路解读
电源树：电源单板的树状图。
MIPI电路解读
MIPI(移动行业处理器接口)是Mobile Industry Processor Interface的缩写。是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。
MIPI电路解读-MIPI CSI-2 Tx D-PHY LI-USB3
D-PHY可以支持双向数据传输或单向数据传输。CSI-2协议只需要单向数据传输。电阻用于连接、隔离、端接和电平设置,以构建兼容的D-PHY。这种无源电阻网络针对英特尔低成本FPGA的MIPI D-PHY兼容解决方案的实现只支持单向数据传输
DDR电路详解
DDR：双倍信息传输
原理图解读
1. 单板功能2. 芯片特性3. DDR电路详解4. MIPI电路解读5. HDMI电路解读6. 电源树
高速PCB布局与布线设计
1. 布局思路
2. 通用布局设计规则
3. Fanout设计
4. 布线思路
5. 通用布线设计规则
布局思路
1 提前规划布局前要先规划好大概的方向,对产能、信号类型、产品结构有一个大概的认识。
2 模块化布局
模块化布局是我们现在常用的一种方法,根据原理图把一个个小功能模块布好后再往板内整体布局。
确定的模块可以优先做,比如DDR、电源模块等,或模块尽量做成规则的形状,比如正方形或者长方形也有利于后期调整,甚至改版设计的调整。
把模块当做一个整体来考虑,理清其输入输出对模块大小有一个整体的把握,要充分利用模块间分清主次,需要特殊处理的地方要提前考虑好甘他单板上
3、整体预布局
需要对单板有个整体的把握,找个方向整体预布可以不受板框大小限制,可以忽略DRC等。
做完模块后就应该对各个模块有总体的了解,局调整过程中不用看原理图应该知道哪一块是属电源的,哪里一块是DDR的,哪一块是接口的
4、布局优化
理清楚方向后就开始着手优化调整
在空间比较充裕的单板上,往往我们把模块做好了,一般都能放进去板框里面。而在做高密度板时,却发现做好的模块没有足够的空间放置,总有一些地方存在冲突,不得不重新调整一次,这样有时候会重复很多无用功。
在优化模块的时候我们就要先评估一下能否放
的进去预定区域
3、Fanout设计
对于高密度板来说,最好是在模块调整时就把FANOUT做好,
4. 布线思路
规则驱动设计，关键信号优先处理， 整板布线，电源、地处理，等长绕线，布线优化
高速PCB仿真概述
1 仿真的目的:
确定关键信号的链路阻抗，确定关键信号、总线的链路长度，确定阻抗匹配方案,确定总线拓扑结构，提前预估信号质量，确保硬件设计质量.。
2 高速PCB仿真流程
了解信号类型、特征及相关要求,获取模型
规划高速链路布线路径,估算最长最短的大致走线长度
预先选定几种板材,并获取相关参数
根据信号阻抗,单板空间和板厚,确定层数,计算差分阻
抗,创建传输线模型
在满足设计和加工要求的情况下,确定过孔结构、回流孔、
扫描频率或变量等参数,分析仿真结果,输出过孔模型
根据规划,搭建串行链路原理图,设置相应参数
分析仿真结果,优化走线、过孔、均衡等参数
2. 仿真的痛点和难点
仿真软件的使用比较复杂， 许多器件的仿真模型很难获取，对SI的理论知识没有吃透， 仿真软件的价格昂贵。
常见接口ESD电容建议值
ESD电容建议值
<0.5pF
<0.7pF
<0.3pF
<0.5pF
<2.5pF
<10pF
<30pF
<30pF
接口类型
HDMI 2.0
HDMI 1.4
USB 3.2
USB 3.0
USB 2.0
Audio
GPIO
PushButton
如何做好高速设计
所有器件进行电源滤波,均匀分配电源,降低系统噪声
匹配信号线,减少信号反射
降低并行走线之间的串扰
减小地弹效应阻抗匹配
整体思路：
对单板的宏观整体有所了解
对硬件研发流程节点了熟于心
对相关设计规范耳熟能详
能平衡SI/PI/EMC/生产/成本/周期等
高速PCB设计流程
单板整体电路分析:对单板主要芯片方案、电源方案、主要总线、信号流向、电源树、接口类型、工艺方案、EMC方案等做整体了解和规划
预布局、前仿真分析:在综合考虑满足信号质量、EMC、热设计、DFM等方面的基础上,把主要器件合理的摆放到PCB上布局布线:在满足信号质量、DFM、EMC等规则要求下,完成器件摆放和信号互连
后仿真验证:SI仿真、PI仿真、热仿真
工艺评审:利用Valor等先进工具进行DFM
检查
USB Type-C介绍
支持高速信号的传输
对外部设备进行充电
器件体积小
将统一USB的接口样式
HDMI简介 ： HDMI高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface)基于DVI接口制定 HDMI采用TMDS ( Transition Minimized Differential Signaling ）算法 HDMI可以在一条电缆内传送未经压缩的高清晰视频和多声道音频
储存器的分类
ROM
高速PCB设计流程：
PCB检査方法
总结
1、目视检查感觉检查漏洞比较大,而且无法确定所有问题都解决了。
2、仿真验证门槛确实比较高了。
3、自动验证应该更全面更专业些,。
