十二背板帶狀電纜和功能板

第十二章背板、帶狀電纜和功能板本章用“互連”這個詞代表背板、帶狀電纜和功能板。設(shè)計互連時，所涉及的問題包括：線條阻抗、電源供給系統(tǒng)的純潔度、裝配結(jié)構(gòu)、線條端接、信號布線拓撲、串音和線條長度?；A(chǔ)知識設(shè)計一個互連之間，首先要確定連接器插針安排兩塊裝配在一起的PCB板之間的阻抗匹配是對高技術(shù)產(chǎn)品的基本要求因為背板有很大的跳線通孔，線條經(jīng)這些通孔進入連接器，每插入一個PCB板，背板線條阻抗就有所減小盡管微帶線或帶狀線阻抗受控制連接器比傳統(tǒng)的連接器費用高，但可以降低或避免適配卡、背板、電纜或母版間的阻抗失配連接器輸出端插針安排系統(tǒng)中主要RF能量來自于背板和母板或母板和功能板之間的物理連接。差模波的不平衡傳播是產(chǎn)生共模能量的一個途徑，共模能量會引起電磁干擾問題背板或粗糙設(shè)計的互連結(jié)構(gòu)，通常是由多條平行信號線條組成，包括時鐘信號線，共用一個單點共地回路插針或引線當對整個長度的連接器設(shè)計接地插針時，必須減小地環(huán)路面積，以防止高幅度的強RF電流耦合到其他的元件或子系統(tǒng)中當設(shè)計互連時，必須考慮所有的時鐘線和周期信號線電源電源信號信號信號信號信號信號時鐘線地地地改進前的輸出插針結(jié)構(gòu)減少信號線的數(shù)量改進輸出插針結(jié)構(gòu)電源電源地地時鐘線地地地地信號信號信號AC底板平面除了通過旁路電容外，AC底板平面與其他參考平面沒有直接的連接AC底板平面必須直接靠近一個電位參考平面，可以在AC底板平面和電位參考平面間提供電容緊耦合，減少使用分立電容的數(shù)量在高頻的情況下，由于AC底板平面和電位參考平面間的電容，這些平面是有效地連接在一起的AC平面總是沿著連續(xù)的軸和金屬底板連接，在高頻，這就將數(shù)字零電位參考平面短路連接了底板背板結(jié)構(gòu)由于感應(yīng)噪聲電壓和高頻RF電流注入平面層，電源配送系統(tǒng)的純凈問題保證包含平行布線的總線中的信號質(zhì)量問題每一線條的阻抗控制和容性負載問題RF電流的板間耦合問題子板到插卡板座間的場的轉(zhuǎn)移耦合問題阻抗控制和容性負載當多個印制板插入背板時，背板上印制線的特性阻抗會由于每個插板的容性負載而發(fā)生改變在設(shè)計背板時，必須考慮負載阻抗特性，而且PCB線條必須和負載阻抗特性相匹配如果要求PCB板可以適用于多種特性阻抗（30-70Ω），設(shè)計時應(yīng)該選擇適用范圍的中間值為特性阻抗（50Ω）電源平面的純凈化電源和地平面的污染會影響敏感元件的操作性能。這些電源污染可能產(chǎn)生于電源配送電路的開關(guān)噪聲、外界的RF場、靜電放電、電力過壓、I/O電纜和連接器、有電動機的外圍設(shè)備和磁性元件向電源系統(tǒng)注入感應(yīng)開關(guān)噪聲當多個板插入到背板插槽時可能會出現(xiàn)壓降，于是一個插板就比另外的插在組裝部件對端的低耗電的插板消耗的功率多數(shù)字元件內(nèi)產(chǎn)生的地反彈影響時破壞信號完整性的主要因素。最大容性負載情況下，許多大功耗電路同時開關(guān)所有的邏輯管腳時最容易觀察到地反彈。平行布線的信號質(zhì)量串音是主要問題但又經(jīng)常被忽視，通常不可能在相鄰的帶狀線平面的同一層上同時平行和垂直布線，物理上相互靠近放置的兩個帶狀線層發(fā)生串音，能破壞臨近布線層的信號完整性，在高速、高技術(shù)多層背板中，絕不能把兩個信號平面相互靠近布置子板到插卡板座間的場的轉(zhuǎn)移耦合這種情況同板間RF電流耦合的情況類似，只是此時PCB產(chǎn)生的RF場可以耦合到機架、插卡板座或互聯(lián)部件上恰當?shù)谋嘲宓讲蹇ò遄倪B接是采取在背板和插卡板座間建立極低阻抗RF參考點的技術(shù)實現(xiàn)，這種連接方法是能夠短路功能板上和功能板間產(chǎn)生的渦流，渦流通過分布轉(zhuǎn)移阻抗耦合到插卡板座簡單的辦法是短路背板和插卡板座間的共模電壓，可以通過在插卡板座的周圍等間隔多點連接到背板零電位參考面的方式，也可以通過將地平面緊緊靠近機架底板平面放置的方式來實現(xiàn)RF電流的板間耦合對于多印制板結(jié)構(gòu)，通?？偸强紤]各自的基座的布置而沒有考慮插板要放在那里、是否放在靠近強干擾源的另一塊插板了圖板間輻射耦合布線層數(shù)

背板或者適配板起碼要用四層板，其中兩層用于布線，兩層用于電位層，只有很好地控制了布線層的信號線的阻抗，而且其參考平面為接地平面而不是電源平面時才能獲得最好的電磁干擾和系統(tǒng)性能。有許多方法可以確定背板或者帶狀電纜的疊層結(jié)構(gòu)，如：外層用作信號布線層設(shè)計六層以上的背板時，要在每一個布線層附件都放置一個參考平面層，在盡可能多的位置上將接地平面連接到機架地，用旁路電容作為互連手段，除了印制板的四個邊之外，在盡可能多的位置提供可選的接地平面旁路電容，只有在滿足EMI或系統(tǒng)功能的需要時才在邏輯電路和機架地間安裝這些可選的旁路電容外層用作接地層對于高速、高密度、十層以上的情形，在PCB板、安裝插座、面板和背板之間會產(chǎn)生RF共模渦流。背板和母板間的連接器對通常具有特定的阻抗值可以導(dǎo)致背板和母板間阻抗失配。由于阻抗不匹配，在接口連接器內(nèi)部產(chǎn)生磁通量。必須將這個磁通量引導(dǎo)到底板，以免產(chǎn)生差模RF場。如果背板的頂層是布線層，連接器里的磁通量會耦合到PCB板外層的信號線中，產(chǎn)生電動勢影響。背板上新產(chǎn)生的電動勢影響就通過機架傳輸，導(dǎo)致關(guān)于機架地的低阻抗連接。如果背板或者插板的頂層和底層是地電位的實平面，背板連接器和面板螺釘就都可以實現(xiàn)與機架地的低阻抗連接。所有信號布線層必須是內(nèi)層布線，其頂層和底層都是實心平板層，最好要處于交流機架電位，如果外層是零電位，就可以直接經(jīng)機架實現(xiàn)由邏輯地到機架地的連接。圖背板互連阻抗分析接線搖插槽看數(shù)決定剛最快裹時鐘寧或周扮期信敵號的航必須錄貫穿燃背板家結(jié)構(gòu)漫的印驚制線概條的門最快熱邊沿僵速率使用估相關(guān)緣瑞公式灑計算孫線條晝的最叨大電錘氣長忽度如果饑有許扭多互削連線束，就朽測量睜兩端爽點的民連接幅器間繪的往吸返路侍程的夜物理舒長度濁，一體定要爭包括萌信號品線傳愉輸?shù)睫D(zhuǎn)插入轟背板塔或母點板里兩的適躲配板票的距梯離對于需有許雕多連桿接器版的情冤況，謙選擇飛一種伍最壞雷的情濃況進沖行時浪間分蠶析并著確定幻玉是否盒會由稿于電獸容耦巷合而艷出現(xiàn)刻波形叮衰減如果喂兩端次點的寒連接愁器間情的物通理間位隔是珍電氣蓬長，蓄相對徹于適辰配卡屬上的莖電源/負載池來說基，這專一點津非常警重要珠，對丸于電類氣長窄的信琴號線縮慧條通罵常需世要端盤接接線漆插槽籠數(shù)量沿越多悲，對黑電路縱呈現(xiàn)渣的集捉總分債布電年容也以越大互連在背里板、雜帶狀假電纜鑰和功飛能板顧間的蹤蝶互連催中存采在著伴大量灣的連黑接，尋特別初是在遷有大著量連羅接器磁時，骨當設(shè)昨備組盈裝中罪有許朽多連橫接插部槽時漫，器載件的碌固有斤延遲火之和垮將出康現(xiàn)在與連接嫩到母和線上議的負貴載之礙間。豎當印圈制板使插入概時，鹽線條并的固痛有延晨遲之算外又男附加壩了器還件的義延遲跟。選擇I/快O連接怠器應(yīng)啞該能辦使邊嘆沿速御率的展改變世不降橋檔，店為了內(nèi)保持柜信號工的完鐘整性羨，連帝接器頁阻抗鐮失配結(jié)必須答最小霉。連僵接器引必須糾提供拌足夠霜的接強地和凝電源橡插針外，以罷保證湖整個歪裝配單結(jié)構(gòu)燈保持衫恒定從的阻乖抗。背板潛或插映板的拘連接允器用封于高向速工模作時據(jù)，必餓須考喊慮反佩彈對塌信號碰傳輸友質(zhì)量耐的影調(diào)響?；ミB廈線的百平行診布線溫技術(shù)學(xué)如下汁：使所恐有線科條布繳線的靈不連饅續(xù)段旗盡可狡能短在連翁接器脾的安聰裝空長間中撇或輸跟出的攤引出稠端里袋盡可誘能多言設(shè)置拒接地疾點在連啞接器激內(nèi)設(shè)煎置一曬個共龜模參疑考地使用甲低介床電常燭數(shù)材洋料，決介電阿常數(shù)陷越低舟、信尼號的憐傳輸爺速度墾越快使RF回流乘路徑鞏盡量爪靠近豎信號酬路徑機械或結(jié)構(gòu)應(yīng)該芬設(shè)法勻在背鏡板上腐給支水撐電默路提粗供附蜓加區(qū)隱域，縣這塊侍區(qū)域帳提供按給濾沫波、I/誕O連接久器匹必配終歌端以藥及電糊源連祥接使角用在多統(tǒng)層印附制板辣上的綁每一尤個接率地的旦縫綴吩點處族的所螞有回老路和際屏蔽平層必瓦須是RF加固呆方式猜連接籌到機永架地焰，回縣流平買面與臟屏蔽損層面呆通過膊旁路獎電容粗器實聞現(xiàn)等趣位。暴直流污電源熔及其丘返回臘的連景接器估插針些必須折在連死接器命里等犬間隔條放置伐，以辛便減桑小由羊兩個甜插針竹間不質(zhì)合適勻的比木例、RF回路弱中斷伶、或扣者不逃合理裕的布忽線產(chǎn)展生的RF地環(huán)災(zāi)流。站信號舞線、各電源腫和接駐地引接腳間幼最大絨間隔泉只能俯有1.庸27青cm。為防條止平怠行印侮制線汽條間匹的串辜音干描擾，拘兩線輕條間原距要昆滿足3-賄W原則具，敏突感的男印制帶線條汪兩側(cè)桐所附止加的疊保護閥線也荷要遵勤守3-軋W原則信號暖路由應(yīng)該磨避免凈使用城跳線普在層懸間布祝置高總危信蹤蝶號線們（即戒復(fù)位常、時夫鐘、輩音頻遇、視隱頻、漆模擬鐘、高買速傳拐輸?shù)拿財?shù)據(jù)透等類怕似的華信號芳）使用I/鎖O連接僻器和戀互連跨線時沿，減斬小接濁頭殘集端很專重要逝，接認頭殘繁端也破稱做T-形殘勻端或些分叉走線條滋，有技時會同在布烏線過穿程中宴出現(xiàn)如果童因為嘩設(shè)計其或路栗由問位題，靜必須妹使用T-形殘馳端，矛應(yīng)該鉆使其狐盡量閱短T-形殘袋端的胞潛在賊的或校致命車的缺龜點是慌不利咱于對PC婆B板改施造，叨如果頓其他名設(shè)計芹師或PC測B設(shè)計再者改掛變原PC熊B設(shè)計釀以便廟實現(xiàn)販功能春更新幅或再辟設(shè)計麗，原疼來的T-形殘世端的表設(shè)計款就不碰再適辜用了串音背板鄰、帶武狀電毛纜結(jié)宰構(gòu)、呈適配溉槽等惰類似酸結(jié)構(gòu)睬中的殖串音胸是保按證信常號的壞完整知性和坑電磁分兼容嶼性主接要考毫慮的瞎因素非，這畜是因墳為其方中有間許多誓平行匯線條招而且濤通常歷靠得姜很近與平脈行線叔條的陪串音胸相關(guān)哄的主唯要的騙考慮東是要厲防止很一個勇線條真上（板信號瞞源線該）的論電噪惠聲對畫受擾蛾線條墨產(chǎn)生賀有害告干擾烤。當探處理修大總泳線結(jié)爐構(gòu)時內(nèi)，有棚三種構(gòu)傳播吳模式足：線原條到巴線條勸的耦貿(mào)合；宜線條完到結(jié)階構(gòu)的訓(xùn)耦合隆和結(jié)鋸構(gòu)到肆結(jié)構(gòu)村的耦牛合對于悉多個浙印制帆板的秀結(jié)構(gòu)愉，除柄非采護用背照板結(jié)睡構(gòu)，揀其余泄的一搏般都汪用帶松狀電言纜或甲柔性火電纜逆實現(xiàn)麻板到糾板互升連。唱為了聚能夠詞布置仗最大犯數(shù)量壟的信或號導(dǎo)山線，薪工程兵師常帥常在判裝配揮結(jié)構(gòu)賺中只巡壽設(shè)計濕一條籍信號甚回流包導(dǎo)線郊而把斬其余象的互屠連插逝針都槽分配叛給信叢號線錫使用訂，這液種插宗針的蓄設(shè)計虧很不膊好：從回侵流路暈徑遠伴處來報的信偵號線瓶會產(chǎn)紀生一批個相舌當大咸的差畏模RF返回乎環(huán)路制，其充結(jié)果技是環(huán)誤路區(qū)皆域會篇導(dǎo)致晉高效舊率輻犬射，罪同時動也會涂在相島鄰導(dǎo)泛線間沉發(fā)生葡串音這樣嗚的結(jié)蹲構(gòu)對揪外部奸空間逆的感員應(yīng)也窩很敏縱感當跨特越邊趨界的滿時候奮，有交三種占類型雜的信甜號傳凱輸結(jié)賞構(gòu)：零電愁位參榴考線品靠近譜每一膛個信缺號線在裝戴配結(jié)慘構(gòu)中埋，一未個地沿平面偷或RF回流宜路徑課靠近摘所有的的信測號線用雙愉絞線鍬帶狀仇電纜當多松根帶灘狀電豈纜相切互堆忙疊在衣一起雹時，陜在帶顧狀線給的裝汪配結(jié)唇構(gòu)之孤間最稀好采買用屏登蔽體忘分隔購開。圖朗為壯避免固串音護在平答行線貝路徑韻上所旁使用蝕的各疏種互稿連結(jié)裕構(gòu)承載脅高頻查數(shù)據(jù)彈的互壟連對還零電殃位回枯流路纖徑的維結(jié)構(gòu)灘非常市敏感碰，最傷普遍付的布筆線方某式時卻僅僅綁提供易一個奇回流格插針助并通選常處戚于裝貨配結(jié)元構(gòu)的梅末端應(yīng)，這楊種結(jié)偽構(gòu)使聾信號縣在裝貝配結(jié)闊構(gòu)的針另一胡半產(chǎn)貸生一西個較各大的絹感應(yīng)煩環(huán)路何區(qū)域圣，這肝是最的不希孕望發(fā)升生的切情形貞。減小振背板鼠或插半板裝習(xí)配串淋音的鹿首選累結(jié)構(gòu)杜是給禮每個毛信號櫻提供菠單獨隆的回想路，爸上圖膊中的脫設(shè)計陵能提蝕供幾遮乎最姓理想插的防扭止EM努I的性河能，哥同時疑還能豬確保震具有離恒定蛾阻抗階的傳撤輸線關(guān)路由持。這堡種結(jié)狼構(gòu)的離缺點魄是增稀加了哪設(shè)計盛尺寸慰和實廚現(xiàn)的匙成本雅。一緞種替豈代的甲設(shè)計俗技術(shù)籍時每攝兩個萬信號亮線提頁供一爹條回慈流路麗徑，捷此時乓，盡博管達您不到援一線價一地架結(jié)構(gòu)邪的性睛能，擴但是抓仍然號可以曲使感就應(yīng)環(huán)迫路面歉積較淹小。如果及需要隔很長酒的平主行布眨線路屋徑并場且線悔條達燙到電夕氣長漠，就姿應(yīng)當愈應(yīng)用果傳輸為線理菊論進氧行分宏析。堂對于倡成對思的信浩號線總，如滋果有賄必要尾，可睛以在PC旨B內(nèi)進型行線庭條交撕叉以誓便減飯小串狗音，園這種盤技術(shù)景很少梳使用否，因頁為可換以采征用更拖經(jīng)濟射的數(shù)英據(jù)線俊濾波憑器來憶增強經(jīng)布線縫的技偉術(shù)性烏能。圖新在瓜背板懇或平被行母和線結(jié)錄構(gòu)中膜的接棒地切源縫如圖吵所示退，接狼續(xù)器臂的返益回電皂流不務(wù)能再注其對滑應(yīng)的廁線條同路徑發(fā)下面喇直接掙形成族自身坑的鏡均像電鬧流。爛而是顫，由庸于超孝大尺跳寸的嚇通孔喚產(chǎn)生盟了連警續(xù)的臉切縫德，RF回流繩電流須就轉(zhuǎn)槽向了盯連接運器部麥件的麗終端魯。為遞改善餡這個夠問題吊，在查所有塞通孔普的周亂圍必仇須留碼有足辯夠的者實銅家導(dǎo)體消的參絡(luò)考平落面。圖中朵也表遞明了確，相丟互平隔行的呼線條咸的RF回流職電流疏實際狀上是填在通寶孔切護縫的圍邊沿羨處重扮疊在薦一起哥的。接地帆環(huán)路改控制當選嫌用一事層、倦兩層昏、或樣者四料層印味制電阻路板讀作為耗背板榮時，溜必須漁注意桂減小貪所有紗的信塊號源其印制割線條命和接樸地線垮條間卻的接棄地環(huán)亂路，蜜信號曠線的紐奉路由尼上必劉須有逝盡可集能多陜的地加通路棚，并協(xié)且要貼通過氧連接蘋器或廁者接咱口互刃連到炭主干竟參考杏地，絕電源亂線盒皇地線塊必須滿始終影靠近鑼布放蹦，這糖種結(jié)蒙構(gòu)一臨般用臺于帶事狀電夸纜裝旁配，炊對典幣型的PC要B板布仁線不寺