专利名称：高速pcb设计信号阻抗的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种高速PCB设计信号阻抗的控制方法。
背景技术：
当代市场对通信系统产品的需求进一步朝高集成度、高速率和超小型化发展，对芯片的工作频率以摩尔定律增加，反而要求其封装尺寸越来越小，超大规模电路成为芯片发展的主流，这势必要求更高密度、更高速度的PCB板。我们知道，信号在PCB板上的传输质直接影响PCB产品的性能是否符合设计要求， 在高速的PCB设计中对信号的阻抗有着严格的要求，因此如何控制高速PCB信号阻抗成为如今PCB设计研究中的重要课题。现有的PCB信号阻抗测量与控制方法存在以下不足(1)采用传统的单双面板，难以控制PCB的信号阻抗的一致性；(2)对于多层PCB的叠层安排不够合理，高速节点布线在阻抗控制内层，而且紧邻该信号层的应该是完整的地参考平面，然而工程师在布线过程中经常使用外层进行所有或者部分高速节点的布线，因此不合理的层叠安排不便于工程师的布线；(3)没有结合单端信号和差分信号的不同情况对PCB执行不同的阻抗要求，布线参数的设置的准确性不够高；(4)在PCB布线过程中没有根据不同的高速信号网络类进行布线， 布线准确性不够高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有PCB信号阻抗控制方法的不足，提供一种新型的高速 PCB设计信号阻抗的控制方法，克服传统控制方法采用传统的单双面板，难以控制PCB的信号阻抗的一致性；不合理的层叠安排不便于工程师的布线；没有结合单端信号和差分信号的不同情况对PCB执行不同的阻抗要求，布线参数的设置的准确性差；在PCB布线过程中没有根据不同的高速信号网络类进行布线，布线准确性差等缺点。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的高速PCB设计信号阻抗的控制方法，它包括以下步骤
(1)确定PCB的层数，确定层与层之间的叠层关系；
(2)计算不同高速信号要求的PCB阻抗值；
(3)根据PCB的厚度和阻抗值要求进行层厚的堆叠；
(4)利用阻抗计算软件，根据不同高速信号阻抗要求计算相应的布线参数；
(5)利用PCB设计软件，根据布线参数对PCB的布线进行设置；
(6)将设计完成的PCB进行加工，对加工完成后的PCB相应信号网络进行阻抗测试验
证；
其中，所述的根据布线参数对PCB的布线进行设置的操作又包括以下步骤
A、选择有阻抗控制要求的高速信号网络类型；
B、设置相应布线参数；C、具体指定PCB中所有的需要阻抗控制信号的网络属性。本发明所述的高速信号包括单端信号和差分信号。本发明所述的布线参数包括线宽和线距。本发明的有益效果是
(1)采用多层PCB板叠层，有助于有效控制PCB的信号阻抗；
(2)考虑工程师在布线过程中经常使用外层进行所有或者部分高速节点的布线，合理的层叠安排便于工程师的布线；
(3)结合单端信号和差分信号的不同情况对PCB执行不同的阻抗要求，布线参数的设置的准确性高；
(4)在PCB布线过程中根据不同的高速信号网络类进行布线，布线准确性高；
(5)设计完成并加工后的PCB，对其相应信号网络进行阻抗测试验证，保证PCB信号传输的阻抗满足要求才投入使用，进一步增加了 PCB阻抗性能的可靠度。
图1为六层PCB板叠层方式(一) 图2为六层PCB板叠层方式(二)
图3为Polar阻抗计算软件中六层PCB板2mm板厚的堆叠图
图4为Polar阻抗计算软件中单端阻抗50欧姆和差分阻抗90/100欧姆的布线参数规则图。
具体实施例方式下面结合附图进一步描述本发明的技术方案高速PCB设计信号阻抗的控制方法，它包括以下步骤
(1)确定PCB的层数，确定层与层之间的叠层关系；
(2)计算不同高速信号要求的PCB阻抗值；
(3)根据PCB的厚度和阻抗值要求进行层厚的堆叠；
(4)利用阻抗计算软件，根据不同高速信号阻抗要求计算相应的布线参数；
(5)利用PCB设计软件，根据布线参数对PCB的布线进行设置；
(6)将设计完成的PCB进行加工，对加工完成后的PCB相应信号网络进行阻抗测试验证。在高速PCB设计中，不再采用传统的单双面板，要对板上的信号进行阻抗控制，必须使用多层板进行设计，如何安排多层板的叠层将直接影响信号层上高速信号的传输阻抗。在信号完整的理想情况下，所以高速节点应该布线在阻抗控制内层，如带状线，而且紧邻该信号层的都应该是完整的地参考平面，但是实际上，工程师必须经常使用外层进行所有或者部分高速节点的布线，加之PCB生产成本的因素，需要对多层PCB进行合理的层叠安排。如图1和图2为常见的两种6层板叠层方式，按照图1的叠层安排，只有L2层可以布高速信号线，阻抗也能得到保证；如果按照图2的叠层安排，则Ll和L3信号层均可以作为高速信号优先布线层。PCB叠层安排确定后，需要计算高速信号要求的阻抗值，单端信号阻抗一般要求为50欧姆，差分信号阻抗一般要求为90欧姆或100欧姆。由于PCB都有厚度要求，制作电路板所有的板材也都有固定的厚度，因此在叠层确定后就需要板厚和阻抗要求进行层厚的堆叠，并利用阻抗计算软件Polar SiSOOO进行阻抗计算，计算得到适合的高速信号布线参数，布线参数包括线宽和线距等参数。以2mm厚的6层板PCB为例，如图3所示，首先根据叠层安排并结合PCB板材进行2mm板厚的堆叠；接下来用Polar阻抗计算软件按照阻抗要求计算相应的布线参数，单端阻抗为50欧姆和差分阻抗为90/100欧姆的布线参数如图4 所示。采用Mentor Expedition PCB设计软件根据叠层安排及阻抗计算得到的高速信号布线参数，对相应的高速信号进行布线规则设置。根据布线参数对PCB的布线进行设置的操作包括以下步骤(1)选择有阻抗控制要求的高速信号网络类型；(2)设置相应布线参数；(3)具体指定PCB中所有的需要阻抗控制信号的网络属性。相应高速信号的布线规则设置完成后，信号的布线严格按照该规则进行布线，布线完成并完成整个PCB的设计工作后，将设计文件交由PCB加工部门进行加工，加工完成后，对加工完成的PCB相应信号网络进行阻抗测试验证，检测其是否满足设计之初的阻抗要求。
权利要求
1.高速PCB设计信号阻抗的控制方法，其特征在于它包括以下步骤(1)确定PCB的层数，确定层与层之间的叠层关系；(2)计算不同高速信号要求的PCB阻抗值；(3)根据PCB的厚度和阻抗值要求进行层厚的堆叠；(4)利用阻抗计算软件，根据不同高速信号阻抗要求计算相应的布线参数；(5)利用PCB设计软件，根据布线参数对PCB的布线进行设置；(6)将设计完成的PCB进行加工，对加工完成后的PCB相应信号网络进行阻抗测试验证；其中，所述的根据布线参数对PCB的布线进行设置的操作又包括以下步骤A、选择有阻抗控制要求的高速信号网络类型；B、设置相应布线参数；C、具体指定PCB中所有的需要阻抗控制信号的网络属性。
2.根据权利要求1所述的高速PCB设计信号阻抗的控制方法，其特征在于所述的高速信号包括单端信号和差分信号。
3.根据权利要求1所述的高速PCB设计信号阻抗的控制方法，其特征在于所述的布线参数包括线宽和线距。
全文摘要
本发明公开了一种高速PCB设计信号阻抗的控制方法，它包括以下步骤确定PCB的层数，确定层与层之间的叠层关系；计算不同高速信号要求的PCB阻抗值；根据PCB的厚度和阻抗值要求进行层厚的堆叠；利用阻抗计算软件，根据不同高速信号阻抗要求计算相应的布线参数；利用PCB设计软件，根据布线参数对PCB的布线进行设置；将设计完成的PCB进行加工，对加工完成后的PCB相应信号网络进行阻抗测试验证。本发明基于多层PCB板，合理的层叠安排有助于控制PCB的信号阻抗；根据单端信号和差分信号的不同阻抗要求，结合其布线参数执行对PCB的布局和布线，在PCB完成加工后还要经过阻抗测试验证，准确度高。
文档编号H05K3/00GK102427663SQ20111026790
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者关翰华, 徐文宇, 杨念, 杨斌, 蒋兰英, 谢磊 申请人:四川卫士通信息安全平台技术有限公司