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      常見的PCB設計的問題解答

      PCB規劃問答集分為7大部分來將關于pcb規劃中遇到的問題,根據pcb規劃遇到問題分類劃分,將pcb規劃中遇到的問題列出.  
       
        pcb規劃問題集第一部分從pcb線路板怎么選材到運用等一系列問題進行總結。 
       
          1、怎么挑選PCB板材? 
       
          挑選PCB板材必須在滿意規劃需求和可量產性及成本中心取得平衡點。規劃需求包含電氣和組織這兩部分。通常在規劃非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時這原料問題會比較重要。例如,現在常用的FR-4原料,在幾個GHz的頻率時的介質損耗(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響,或許就不合用。就電氣而言,要注意介電常數(dielectric constant)和介質損在所規劃的頻率是否合用。 
       
          2、怎么防止高頻攪擾? 
       
          防止高頻攪擾的基本思路是盡量下降高頻信號電磁場的攪擾,也便是所謂的串擾(Crosstalk)??捎美蟾咚傩盘柡湍7滦盘栔g的間隔,或加ground guard/shunt traces在模仿信號周圍。還要注意數字地對模仿地的噪聲攪擾。 
       
          3、在高速規劃中,怎么處理信號的完整性問題? 
       
          信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的要素有信號源的架構和輸出阻抗(output impedance),走線的特性阻抗,負載端的特性,走線的拓樸(topology)架構等。處理的方法是靠端接(termination)與調整走線的拓樸。 
       
          4、差分布線方法是怎么完成的? 
       
          差分對的布線有兩點要注意,一是兩條線的長度要盡量相同長,另一是兩線的間隔(此間隔由差分阻抗決議)要一直堅持不變,也便是要堅持平行。平行的方法有兩種,一為兩條線走在同一走線層(side-by-side),一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者side-by-side(并排, 并肩) 完成的方法較多。 
       
          5、對于只要一個輸出端的時鐘信號線,怎么完成差分布線? 
       
          要用差分布線一定是信號源和接納端也都是差分信號才有含義。所以對只要一個輸出端的時鐘信號是無法運用差分布線的。 
       
          6、接納端差分線對之間可否加一匹配電阻? 
       
          接納端差分線對間的匹配電阻通常會加, 其值應等于差分阻抗的值。這樣信號質量會好些。 
       
          7、為何差分對的布線要接近且平行? 
       
          對差分對的布線方法應該要適當的接近且平行。所謂適當的接近是由于這間隔會影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是規劃差分對的重要參數。需求平行也是由于要堅持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性(signal integrity)及時間延遲(timing delay)。 
       
          8、怎么處理實際布線中的一些理論沖突的問題 
       
          基本上, 將模/數地切割阻隔是對的。 要注意的是信號走線盡量不要跨過有切割的當地(moat), 還有不要讓電源和信號的回流電流途徑(returning current path)變太大。 
       
          晶振是模仿的正反饋振動電路,要有穩定的振動信號, 必須滿意loop gain與phase的標準, 而這模仿信號的振動標準很容易遭到攪擾,即便加ground guard traces或許也無法完全阻隔攪擾。而且離的太遠,地平面上的噪聲也會影響正反饋振動電路。所以,一定要將晶振和芯片的間隔進或許接近。 
       
          的確高速布線 EMI的要求有許多沖突。但基本原則是因EMI所加的電阻電容或ferrite bead,不能造成信號的一些電氣特性不符合標準。所以,最好先用安排走線和PCB迭層的技巧來處理或削減EMI的問題,如高速信號走內層。最終才用電阻電容或ferrite bead的方法, 以下降對信號的損傷。 
       
          9、怎么處理高速信號的手藝布線和主動布線之間的對立? 
       
          現在較強的布線軟件的主動布線器大部分都有設定約束條件來操控繞線方法及過孔數目。各家EDA公司的繞線引擎才能和約束條件的設定項目有時相差甚遠。例如, 是否有滿意的約束條件操控蛇行線(serpentine)彎曲的方法,能否操控差分對的走線間隔等。這會影響到主動布線出來的走線方法是否能符合規劃者的想法。別的,手動調整布線的難易也與繞線引擎的才能有肯定的聯系。例如, 走線的推擠才能,過孔的推擠才能, 甚至走線對敷銅的推擠才能等等。所以, 挑選一個繞線引擎才能強的布線器, 才是處理之道。
       11、在高速PCB規劃中,信號層的空白區域能夠敷銅,而多個信號層的敷銅在接地和接電源上應怎么分配? 
       
          一般在空白區域的敷銅絕大部分狀況是接地。只是在高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的間隔,由于所敷的銅會下降一點走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗,例如在dual strip line的結構時。 
       
          12、是否能夠把電源平面上面的信號線運用微帶線模型核算特性阻抗?電源和地平面之間的信號是否能夠運用帶狀線模型核算? 
       
          是的,在核算特性阻抗時電源平面跟地平面都必須視為參考平面。例如四層板: 頂層-電源層-地層-底層,這時頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。 
       
          13、在高密度印制板上通過軟件主動產生測驗點一般狀況下能滿意大批量生產的測驗要求嗎? 
       
          一般軟件主動產生測驗點是否滿意測驗需求必須看對加測驗點的標準是否符合測驗機具的要求。別的,如果走線太密且加測驗點的標準比較嚴,則有或許沒辦法主動對每段線都加上測驗點,當然,需求手動補齊所要測驗的當地。 
       
          14、增加測驗點會不會影響高速信號的質量? 
       
          至于會不會影響信號質量就要看加測驗點的方法和信號到底多快而定?;旧贤饧拥臏y驗點(不用在線既有的穿孔(via or DIP pin)當測驗點)或許加在在線或是從在線拉一小段線出來。前者相當于是加上一個很小的電容在在線,后者則是多了一段分支。這兩個狀況都會對高速信號多多少少會有點影響,影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣改變率(edge rate)有關。影響大小可透過仿真得知。原則上測驗點越小越好(當然還要滿意測驗機具的要求)分支越短越好。
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