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英伟达 2010 PCB design engineer 笔经1 pcb设计中的20h原则。2 描述法拉第定律，或者方程表示。3 电容。电阻。电感的高频特性图。4 信号反射，及其表示公式。5 解释ground bouncing。6 什么gd&t( -貌似是什么分形公差，没听过）。 h9 ) c/ X. k) P7c语言编程，找最优值，好像是。4 J4 S7 ?7 Mg7 h; N8 负反馈运放的类型。其特性及缺点# C% Y4 _9 d/ o% u( Y, U: Tk2 描述法拉第定律，或者方程表示法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系的，又称为电解定律。是电镀过程遵循的基本定律。M=KQ=KIt式中M一析出金属的质量；K比例常数（电化当量）；Q通过的电量；I电流强度；t通电时间。物质的电化当量k跟它的化学当量成正比，所谓化学当量是指该物质的摩尔质量M跟它的化合价的比值，单位kg/mol。第二定律数学表达式：k=Mq/Fn.式中F为法拉第恒量，数值为F=9.6510000C/molE$ p6 s# o+ d* c3 电容。电阻。电感的高频特性图。; 、1.高频电阻低频电子学中最普通的电路元件就是电阻，它的作用是通过将一些电能装化成热能来达到电压降低的目的。电阻的高频等效电路如图所示，其中两个电感L模拟电阻两端的引线的寄生电感，同时还必须根据实际引线的结构考虑电容效应；用电容C模拟电荷分离效应。电阻等效电路表示法根据电阻的等效电路图，可以方便的计算出整个电阻的阻抗：下图描绘了电阻的阻抗绝对值与频率的关系，正像看到的那样，低频时电阻的阻抗是R，然而当频率升高并超过一定值 时，寄生电容的影响成为主要的，它引起电阻阻抗的下降。当频率继续升高时，由于引线电感的影响，总的阻抗上升，引线电感在很高的频率下代表一个开路线或无 限大阻抗。一个典型的1K电阻阻抗绝对值与频率的关系2.高频电容片状电容在射频电路中的应用十分广泛，它可以用于滤波器调频、匹配网络、晶体管的偏置等很多电路中，因此很有必要了解它们的高频特性。电容的高频等效电路如图所示，其中L为引线的寄生电感；描述引线导体损耗用一个串联的等效电阻R1；描述介质损耗用一个并联的电阻R2。电容等效电路表示法同样可以得到一个典型的电容器的阻抗绝对值与频率的关系。如下图所示，由于存在介质损耗和有限长的引线，电容显示出与电阻同样的谐振特性。一个典型的1pF电容阻抗绝对值与频率的关系3.高频电感电感的应用相对于电阻和电容来说较少，它主要用于晶体管的偏置网络或滤波器中。电感通常由导线在圆导体柱上绕制而成，因此电感除了考虑本身的感性特征，还需要考虑导线的电阻以及相邻线圈之间的分布电容。电感的等效电路模型如下图所示，寄生旁路电容C和串联电阻R分别由分布电容和电阻带来的综合效应。高频电感的等效电路与电阻和电容相同，电感的高频特性同样与理想电感的预期特性不同，如下图所示：首先，当频率接近谐振点时，高频电感的阻抗迅速提高；第二，当频率继续提高时，寄生电容C的影响成为主要的，线圈阻抗逐渐降低。电感阻抗绝对值与频率的关系总 之，在高频电路中，导线连同基本的电阻、电容和电感这些基本的无源器件的性能明显与理想元件特征不同。读者可以发现低频时恒定的电阻值，到高频时显示出具 有谐振点的二阶系统相应；在高频时，电容中的电介质产生了损耗，造成电容起呈现的阻抗特征只有低频时才与频率成反比；在低频时电感的阻抗响应随频率的增加 而线形增加，达到谐振点前开始偏离理想特征，最终变为电容性。这些无源元件在高频的特性都可以通过前面提到的品质因数描述，对于电容和电感来说，为了调谐 的目的，通常希望的到尽可能高的品质因数。 m- V. U) L4 信号反射，及其表示公式。信号完整性分析4信号反射22010-07-14 10:491682人阅读评论(1)收藏举报制造测试c一、PCB走线宽度变化引起的反射在进行PCB布线时，经常会发生这样的情况：走线通过某一区域时，由于该区域布线空间有限，不得不使用更细的线条，通过这一区域后，线条再恢复原来的宽度。走线宽度变化会引起阻抗变化，因此发生反射，对信号产生影响。那么什么情况下可以忽略这一影响，又在什么情况下我们必须考虑它的影响？有三个因素和这一影响有关：阻抗变化的大小、信号上升时间、窄线条上信号的时延。首先讨论阻抗变化的大小。很多电路的设计要求反射噪声小于电压摆幅的5%（这和信号上的噪声预算有关），根据反射系数公式： =Z2-Z1/（Z2+Z1）=Z/(Z+2Z1）=5%可以计算出阻抗大致的变化率要求为：Z/Z1=10% 。你可能知道，电路板上阻抗的典型指标为+/-10%，根本原因就在这。如果阻抗变化只发生一次，例如线宽从8mil变到6mil后，一直保持6mil宽度这种情况，要达到突变处信号反射噪声不超过电压摆幅的5%这一噪声预算要求，阻抗变化必须小于10%。这有时很难做到，以 FR4板材上微带线的情况为例，我们计算一下。如果线宽8mil，线条和参考平面之间的厚度为4mil，特性阻抗为46.5欧姆。线宽变化到6mil后特性阻抗变成54.2欧姆，阻抗变化率达到了20%。反射信号的幅度必然超标。至于对信号造成多大影响，还和信号上升时间和驱动端到反射点处信号的时延有关。但至少这是一个潜在的问题点。幸运的是这时可以通过阻抗匹配端接解决问题。如果阻抗变化发生两次，例如线宽从8mil变到6mil后，拉出2cm后又变回8mil。那么在2cm长6mil宽线条的两个端点处都会发生反射，一次是阻抗变大，发生正反射，接着阻抗变小，发生负反射。如果两次反射间隔时间足够短，两次反射就有可能相互抵消，从而减小影响。假设传输信号为1V，第一次正反射有0.2V被反射，1.2V继续向前传输，第二次反射有 -0.2*1.2 = 0.24v被反射回。再假设6mil线长度极短，两次反射几乎同时发生，那么总的反射电压只有0.04V，小于5%这一噪声预算要求。因此，这种反射是否影响信号，有多大影响，和阻抗变化处的时延以及信号上升时间有关。研究及实验表明，只要阻抗变化处的时延小于信号上升时间的20%，反射信号就不会造成问题。如果信号上升时间为1ns，那么阻抗变化处的时延小于0.2ns对应1.2英寸，反射就不会产生问题。也就是说，对于本例情况，6mil宽走线的长度只要小于3cm就不会有问题。当PCB走线线宽发生变化时，要根据实际情况仔细分析，是否造成影响。需要关注的参数由三个：阻抗变化有多大、信号上升时间是多少、线宽变化的颈状部分有多长。根据上面的方法大致估算一下，适当留出一定的余量。如果可能的话，尽量让减小颈状部分长度。需要指出的是，实际的PCB加工中，参数不可能像理论中那样精确，理论能对我们的设计提供指导，但不能照搬照抄，不能教条，毕竟这是一门实践的科学。估算出的值要根据实际情况做适当的修订，再应用到设计中。如果感觉经验不足，那就先保守点，然后在根据制造成本适当调整。二、PCB走线中途容性负载反射很多时候，PCB走线中途会经过过孔、测试点焊盘、短的stub线等，都存在寄生电容，必然对信号造成影响。走线中途的电容对信号的影响要从发射端和接受端两个方面分析，对起点和终点都有影响。首先按看一下对信号发射端的影响。当一个快速上升的阶跃信号到达电容时，电容快速充电，充电电流和信号电压上升快慢有关，充电电流公式为：I=C*dV/dt。电容量越大，充电电流越大，信号上升时间越快，dt越小，同样使充电电流越大。我们知道，信号的反射与信号感受到的阻抗变化有关，因此为了分析，我们看一下，电容引起的阻抗变化。在电容开始充电的初期，阻抗表示为：Zc=V/I=V/C(dV/dt)这里dV实际上是阶跃信号电压变化，dt为信号上升时间，电容阻抗公式变为：Zc=V/I=V/C(V/RT)=RT/C从这个公式中，我们可以得到一个很重要的信息，当阶跃信号施加到电容两端的初期，电容的阻抗与信号上升时间和本身的电容量有关。通常在电容充电初期，阻抗很小，小于走线的特性阻抗。信号在电容处发生负反射，这个负电压信号和原信号叠加，使得发射端的信号产生下冲，引起发射端信号的非单调性。对于接收端，信号到达接收端后，发生正反射，反射回来的信号到达电容位置，那个样发生负反射，反射回接收端的负反射电压同样使接收端信号产生下冲。为了使反射噪声小于电压摆幅的5%（这种情况对信号影响可以容忍），阻抗变化必须小于10%。那么电容阻抗应该控制在多少？电容的阻抗表现为一个并联阻抗，我们可以用并联阻抗公式和反射系数公式来确定它的范围。对于这种并联阻抗，我们希望电容阻抗越大越好。假设电容阻抗是PCB走线特性阻抗的k倍，根据并联阻抗公式得到电容处信号感受到的阻抗为：ZcZ0/( Zc+Z0)=K/(K+1)Z0阻抗变化率为： 1/(k+1)=9，也就是说，根据这种理想的计算，电容的阻抗至少要是PCB特性阻抗的9倍以上。实际上，随着电容的充电，电容的阻抗不断增加，并不是一直保持最低阻抗，另外，每一个器件还会有寄生电感，使阻抗增加。因此这个9倍限制可以放宽。在下边的讨论中假设这个限制是5倍。有了阻抗的指标，我们就可以确定能容忍多大的电容量。电路板上50欧姆特性阻抗很常见，我就用50欧姆来计算。 Zc=RT/C=5*50得出： C(pF)=4*RT(ns)即在这种情况下，如果信号上升时间为1ns，那么电容量要小于4皮法。反之，如果电容量为4皮法，则信号上升时间最快为1ns，如果信号上升时间为0.5ns，这个4皮法的电容就会产生问题。这里的计算只不过是为了说明电容的影响，实际电路中情况十分复杂，需要考虑的因素更多，因此这里计算是否精确没有实际意义。关键是要通过这种计算理解电容是如何影响信号的。我们对电路板上每一个因素的影响都有一个感性认识后，就能为设计提供必要的指导，出现问题就知道如何去分析。精确的评估需要用软件来仿真。5 解释ground bouncing。6 什么gd&t( -貌似是什么分形公差，没听过）。 h9 ) c/ X. k) P7c语言编程，找最优值，好像是。4 J4 S7 ?7 Mg7 h; N8 负反馈运放的类型。其特性及缺点。# C% Y4 _9 d/ o% u( Y, U: Tk4种类型，电流反馈、电压反馈、并联反馈、串联反馈各种负反馈的作用1.电压负反馈电压负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电压的一部分（或全部）作为负反馈信号，也就说负反馈信号VF与输出电压VO成正比。电压负反馈的特点是：电压负反馈能够稳定放大器的输出信号电压。由于电压负反馈元件是并联在放大器输出端与地之间的，所以能够降低放大器的输出电压2.电流负反馈电流负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电流的一部分作为负反馈信号，换句话说：反馈信号VF与输出电流IO成正比。电流负反馈的特点是：电流负反馈能够定放大器的输出信号电流。由于电压负反馈元件是串联在放大器输出回路中的，所以提高了放大器的输出电阻。3.串联负反馈电压和电流负反馈都是针对放大器输出端而言的，指负反馈信号从放大器输出端的取出方式。串联和并联负反馈则是针对放大器输入端而言的，指负反馈信号加到放大器输入端的方式。串联负反馈网络取出的负反馈信号VF，同放大器的输入信号Vi以串联形式加到放大器的输入回路中的，这样的负反馈称为串联负反馈。串联负反馈的特点是：串联负反馈右以降低放大器的电压放大倍数，稳定放大器的电压增益。由于串联负反馈元件是串联在放大器输入回路中的，所以这种负反馈可以提高放大器的输入电阻。4.并联负反馈并联负反馈是指负反馈网络取出的负反馈信号VF，同放大大器的输入信号Vi以并联形式加到放大器的输入回路中，这样的负反馈称为并联负反馈。并联负反馈的特点是：并联负反馈降低放大器的电流放大倍数，稳定放大器的电流增益。由于并联负反馈元件是与放大器输入电阻相并联的，所以这种负反馈降低了放大器的输入电阻。5.负反馈电路种类 负反馈电路在放大器的输出端和输入端之间，根据负反馈放大器输入端和输出端的不同组合形式，负反馈放大器共有下列四种电路：电压并联负反馈放大器电路；电压串联负反馈放大器电路；电流并联负反馈放大器电路；电流串联负反馈放大器电路；负反馈电路接在本级放大器输入和输出端之间时称为本级负反馈电路，当负反馈电路接在多级放大器之间时（在前级放大器输入端和后级放大器输出端之间），称为放大环路负反馈电路。6.负反馈信号前面是从结构上介绍负反馈