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PCB信号完整性分析的基础知识 PCB信号完整性分析的基础知识 1 min Blog PCB设计 Electrical Engineers Simulation Engineers PCB设计 PCB设计 Electrical Engineers Electrical Engineers Simulation Engineers Simulation Engineers 阅读并了解信号完整性分析的重要步骤以及这些步骤如何揭示PCB布局中的问题。 阅读文章
惠斯通桥简介 惠斯通桥电路和差分放大器简介 2 min Blog 惠斯通桥电路是一种用于精确测量电阻的简单装置。在这个项目中，Mark Harris 展示了如何使用这些电路。 阅读文章
您的PCB的原理图网表是什么？ 您的PCB的原理图网表是什么？ 1 min Thought Leadership 如果您已经创建了下一个伟大的原理图，那么在您的设计软件背后会有很多事情在进行。您的原理图中组件之间的连接可以简化为少数几个逻辑和电气标识符。原理图可能提供了一个图形化的图片，显示不同组件和引脚之间的连接，但要真正理解您的设计的所有信息，您将需要一份重要的文档。 原理图网表是将在您的设计软件的多个功能中使用的中心信息之一，用于创建真实的PCB。您的原理图网表既提供电气连接信息，也反映了您的设计数据的功能结构在一个数据集中。当您需要重用您的数据或在模拟工具中快速定义电气连接时，您的网表将帮助您从原理图设计跳转到这些其他工具。在设计审查中，您还需要给您的制造商一份网表的副本。让我们更深入地看一下您的PCB设计软件中网表的确切结构。 原理图网表中包含什么？ 在进一步讨论之前，需要知道在EDA软件中用于IC设计或PCB设计的网表有不同的类型。这些网表可以定义逻辑、组件之间的连接以及层次关系。它们是总结设计的结构和功能的强大工具。网表不包含图形信息——这些信息包含在原理图文档本身中。 话虽如此，原理图及其网表是相辅相成的；网表可以从原理图生成，或者原理图（ 平面或层次化）可以从网表生成。就PCB原理图中的信息而言，网表将包含多个数据条目，每个条目包含以下信息： 网络标签：您为原理图中的特定网络命名 参考指示器：这些指示器用于连接在网络上的组件 引脚编号：网络上的每个组件都会有一些引脚，因此网络清单中将显示每个组件的引脚编号 如果您知道如何阅读原理图网络清单，您可以看到在准备仿真时电路是如何被翻译成SPICE网络清单的。您还可以排查第三方库中网络清单中可能发现的任何错误。 一旦你捕获了你的原理图并将其导入到一个初始布局中，你的原理图网表数据将被用来创建在未布线布局中看到的连接线。只要你不需要对你的原理图进行任何进一步的更改，你就可以放心你的设计数据在你布线板时将保持一致。然而，在制造之前，你仍然需要确保你的 BOM和Gerber文件与你的原理图和网表中的信息相匹配。 制造商如何使用你的网表 在设计审查期间，您的原理图网表中的数据将与您的Gerber文件、BOM和原理图数据进行比较。通常，网表与这些文档中的一个或多个之间存在差异是常见的。这种情况最有可能仅仅是因为在设计完成之前导出了网表和BOM；在发送设计之前的最后一刻进行设计更改，需要重新构建您的BOM、网表和Gerber文件，以确保所有数据都是一致的。虽然这听起来可能有些重复，但这总比使用低质量的制造商并在邮件中收到一批有缺陷的电路板要好。 制造商还将使用您的网表来定义裸板测试的要求。网表中的连通性被编程到用于裸板测试过程的测试夹具中。使用ODB++数据文件格式是制造的首选格式，因为可以从该包中生成网表。否则，您会希望连同您的Gerber文件一起发送IPC-D-356网表，因为这可以用于在裸板制造之前进行彻底比较。 不要丢弃旧项目中的网表 设计复用并不是什么新鲜事物，它涵盖了从保留 经常使用的库或电路块等各个方面。将设计数据从不同的EDA应用程序导入到您希望的平台可能是一个困难的前景。您的下一个设计可能是旧设计的一个变体，或者可能需要参考原始原理图/布局中的某些功能块。保留旧项目的网表可以帮助您在新的设计平台中重建它们，特别是如果原始布局和/或原理图数据损坏或无法访问的话。 因为在原理图网表中放置的数据是按照特定格式高度结构化的，不同的设计平台可以在构建新设计时重用彼此的网表。只要你拥有旧设计中组件的模型、原理图符号和PCB脚印，你就无需在新软件中手动重建原始设计。虽然你可以从网表中读取网名、参考标识符和引脚号，但使用可以帮助你快速从旧网表重建设计的设计软件要好得多。 Altium 阅读文章
利用BOM管理保持您的PCB设计正确 利用BOM管理软件保持您的PCB设计正确 1 min Blog 使用 Active BOM，您可以消除对元件浏览器的任何猜测，并帮助您正确开始PCB设计。 ALTIUM DESIGNER 一个保持PCB在生产的所有阶段持续前进的PCB设计工具。 您是否厌倦了等待其他人对您的元件提供反馈，然后您才能开始工作？您是否厌倦了由于元件信息不正确或过时导致的设计最后时刻的预算超支？如果这听起来像是您经常面临的一些问题，您可能已经深陷设计缓慢的挫败感中。如果在您放置元件到原理图上时，也能直接从供应商那里获得这些部件的实时信息，那不是很好吗？如果在您创建原理图时，能有一个实用且详细的列表，列出您在设计中使用的所有元件，所有这些都在一个活跃的库中，那不是很好吗？ 好消息是，现在你可以做到这一点了。从你的PCB设计工具中获取当前和详细的元件信息和数据，只是使用Altium Designer的Active BOM时你可以享受到的一些优势，这是最佳的交互式BOM插件。物料清单BOM管理（ActiveBOM）使得材料管理、组织、账单、产品和产品开发以及产品生命周期管理变得更加简单，所有必要的信息都可以实时更新并在你的软件中获得。 Active BOM：另一个进入你设计数据的门户 实时BOM管理（ActiveBOM）功能是Altium Designer工具套件中的最新添加之一。与Altium Designer的原理图编辑器、活动库和PCB布局应用程序一起，Active BOM为你的设计数据提供了一个门户。有了它，你可以拥有所有组件的完整和详细列表、实时BOM版本和BOM项目，并且可以直接在设计中处理组件数据。Active BOM允许你在原理图和布局中交叉选择组件，使其成为你在工作中以及在设计审查中的宝贵工具。 Active BOM 还提供了与您的零件管理器和供应商的云连接，集成了BOM版本控制，使您能够获取最新的零件定价和可用性信息以及最新的技术数据。是的，即便拥有所有这些功能，您仍然可以直接从Active 阅读文章
什么是电子产品的老化测试？ 什么是电子产品的老化测试？ 1 min Thought Leadership 一旦你开始计划生产任何新的电路板，你很可能会为你的新产品计划一系列测试。这些测试通常关注功能性，对于高速/高频电路板，还会关注信号/功率完整性。然而，你可能希望你的产品能够运行极长的时间，因此你需要一些数据来可靠地为你的产品寿命设定一个下限。 除了在线路测试、功能测试和可能的机械测试之外，组件和电路板本身还可以从烧入测试中受益。如果你计划大规模生产，最好在扩大生产量之前进行这种测试。 什么是烧入测试？ 在烧入测试期间，特殊烧入电路板上的组件会在其额定工作条件或以上条件下受到压力，以便淘汰那些在组件额定寿命之前就会过早失败的装配件。这些不同的工作条件可以包括温度、电压/电流、工作频率或任何其他指定为上限的工作条件。这些类型的应力测试有时被称为加速寿命测试（HALT/HASS的一个子集），因为它们模拟了组件在延长时间内和/或在极端条件下的操作。 这些可靠性测试的目标是收集足够的数据来形成一个浴缸曲线（下面展示了一个例子）。不幸命名的“婴儿期死亡”部分包括由于制造缺陷而导致的早期组件故障。这些测试通常在125°C下进行，恰好是高可靠性半导体的上限温度。测试可以在电气操作下的各种温度下进行，以获得产品可靠性的全面视图。 烧录测试和环境应力测试可以在125°C或以上的温度下对原型板进行，这个温度高于预期基板材料的 玻璃转变温度。这将为板上的机械应力失败提供一些极端数据，同时也提供关于组件失败的数据。烧录测试包括两种不同类型的测试： 静态测试 静态老化测试仅仅涉及在不施加输入信号的情况下，对每个组件施加极端温度和/或电压。这是一种简单、低成本的加速寿命测试。探针只需进入环境舱，将舱室温度提高，然后将设备电压提升到所需的应用电压。这种测试最适合作为模拟极端温度存储的热测试。在测试期间施加静态电压不会激活设备中的所有节点，因此它不能提供关于组件可靠性的全面视图。 动态测试 这种类型的测试涉及在烧录板暴露于极端温度和电压时，向每个组件施加输入信号。这提供了关于组件可靠性的更全面视图，因为可以评估IC内部电路的可靠性。在动态测试期间可以监控输出，从而提供了哪些板上点最容易发生故障的一些视图。 任何导致失败的老化测试都需要进行彻底检查。这在对原型板进行压力测试时尤其如此。这些测试在时间和材料方面可能既耗时又昂贵，但它们对于最大化产品的有效寿命和 验证设计选择至关重要。这些测试远远超出了电路内测试和功能测试，因为它们将新产品推向其极限。 板级与元件级可靠性测试 老化测试并不特指对原型板进行的压力测试——这通常被称为HALT/HASS。老化测试以及其他环境/压力测试，可以揭示板级和 元件级故障。这些测试可以在规格内或高于规定的操作条件下进行。 一些板设计师可能会对老化测试和其他超出元件规格或板/元件预期操作条件的压力测试结果持保留态度。其逻辑是，板和/或元件在其预期环境中部署时永远不会遇到这样的操作条件，因此测试结果必定无效。这忽略了超规格老化测试和一般压力测试的重点。 超标准运行这些测试可以发现更多的故障点。串行运行多个测试可以让您看到这些故障点随时间如何出现，从而更好地了解可靠性。超标准运行简单地为您的产品寿命提供了更大的加速，并让您更深入地了解浴缸曲线。 如果您能够解决在超规格测试期间识别出的任何故障点，您可以显著增加您的成品板的使用寿命。如果您在设计软件中可以访问供应链数据，您可以轻松地用具有更长额定寿命的合适替代品替换出的组件。所有这些步骤都将大大增加您成品的使用寿命。 一旦您从制造商那里获得了烧入测试结果，并且您正在计划设计更改，您可以快速修改您的布局，并准备进行新的制造运行，使用 阅读文章
如何为降压转换器选择电感器 如何为降压转换器选择电感器 1 min Thought Leadership 开关电源（SMPS）是那种在安静中（尽管在电气上很嘈杂）确保你最喜爱的电子设备平稳运行的设备。它们默默地在背后执行着它们的职责，然而没有它们你的电路板就无法运作。作为为功率需求大的应用设计直流-直流转换器的一部分，组件选择对于确保向负载稳定供电并且高效率至关重要。 在众多直流-直流转换器拓扑结构中，降压转换器（buck converter）因其在降低输入电压至较低水平时提供高效率的电力转换而被广泛应用。关于这些电源转换器的组件选择的一个常见问题是如何为降压转换器选择一个电感器。在降压转换器中使用电感器和其他组件的目标是限制电力损失转化为热量，同时最小化电流涟漪。 降压转换器中的电感器 以下展示了SMPS的基本降压转换器拓扑结构。在此图中，MOSFET的输出通过PWM信号驱动，该信号以用户选择的占空比开关MOSFET。当PWM信号切换时，电感和电容在提供稳定电流给负载中起着关键作用。最终，PWM信号的占空比是允许用户控制输出到负载的电压的主要功能。 电感将以与PWM信号相同的速率不断切换，因此它负责在发送到输出的电流上叠加一些轻微的纹波。电感和电容形成了一个L滤波器，基本上是一个二阶带通滤波器。假设您使用了一个足够 大的低ESR电容，电容将提供低阻抗，构成纹波的高频分量将被大量移除。 如何为您的降压转换器选择电感 电感器的适当值取决于您的设计能够容忍的期望纹波电流，以及您计划用于PWM信号的占空比。下面的方程显示了输出电压作为二极管正向电压降和MOSFET上状态电压降的函数。在考虑了这些电压后，输出电压是： 我将跳过一些数学计算，直接得出重要结果。首先，电感和PWM频率与纹波电压成反比。其次，纹波还是PWM占空比的二次函数。降压转换器中的纹波电流是： 注意，PWM信号的上升时间在任一方程中都没有出现。然而，上升时间很重要，因为它在确定 转换器发出的噪声和损耗方面（见下文更多详情）起着作用。重要结果可以总结如下： 增加占空比将减少纹波，但也会使输出电压更接近输入。 提高PWM频率会减少纹波，但这将 增加MOSFET的散热量。然而，这里有一个需要注意的地方：使用边沿速率更快的PWM信号会减少因高PWM频率而产生的损失（再次见下文）。 使用更大的输入电压需要使用更大的电感器以将纹波降低到可接受的水平。通常，使用更大的电感器来减少纹波。 为什么PWM上升时间很重要 电感器负责创建并同时抑制输出电流上的纹波，尽管这可以作为设计目标在设计中设置，遵循上述指导方针。然而，有一些关于任何开关调节器的重要方面是电感器无法控制的： 来自开关元件的辐射EMI：晶体管的这种开关噪声可以在下游电路中引入一些噪声。 由于皮肤效应而导致的热损失：这是电感器的几何形状而非电感值的函数。如果电感器具有更大的横截面积和更高的热导率，热量可以以更高的速率从电感器中散发出去。 阅读文章
如何设计您的PCB测试券以及您可以测试什么 如何设计您的PCB测试券以及您可以测试什么 1 min Thought Leadership 随着组件的操作速度增加，受控阻抗在数字、模拟和混合信号系统中变得越来越常见。如果互连的受控阻抗值不正确，那么在电路测试期间识别这个问题可能非常困难。轻微的不匹配可能不会导致板失败，但如果没有在板上放置正确的测试点和测试结构以便进行裸板阻抗测试，那么很难确定不正确的阻抗是任何测试失败的原因。 由于阻抗取决于许多参数（走线几何形状、层压板厚度和层压板Dk值），因此目前大多数PCB都进行受控阻抗测试。然而，测试通常是在PCB测试优惠券上进行的，该测试优惠券是在与PCB相同的面板上制造的（通常沿着边缘）。如果你想快速完成板旋转并帮助未来的设计，你可能会考虑设计一个测试优惠券，并为未来的设计保留它。此外，为您的制造商提供有关您建议的互连几何形状的充分文档，对于确保您的制造商创建正确的测试优惠券非常有帮助。 单独或集成的PCB测试券？ 任何测试优惠券的目标都是准确捕捉您的电路板预期的堆叠结构，并促进准确的互连阻抗测试。有许多方法可以做到这一点。在一个用于控制阻抗的测试优惠券中，制造商可能会在面板边缘留出一些空间，放置一些用于控制阻抗测试的测试结构。测试优惠券也可以从供应商库中选择，按照行业标准设计（例如， IPC 2221B 附录A的D优惠券），或使用一些软件生成（例如， IPC 2221B Gerber 优惠券生成器）。 有时，测试优惠券会被集成到实际的PCB中，而不是作为同一面板上的单独部分创建。在这种情况下，测试优惠券可能不会有人们期望的典型外观，这种外观通常是由生成的或供应商提供的测试优惠券所具有的。Kella Knack在 最近的一篇文章中描述了在单独的测试优惠券中包含的常见测试结构（如果你是制造商）或直接在原型板上（如果你是设计师）。 将测试结构直接放置在电路板上可能看起来像是浪费空间，但它极大地帮助了电路测试，无论是在原型设计阶段还是在全面生产阶段。如果您正在设计不常见的互连几何形状，您需要在大规模生产前评估阻抗。设计一个带有您的互连设计的单板并在内部测试它们并无妨。您需要为测试板预付费用，但如果您能在生产前获得所需的测量数据，可能会省下一次板子旋转的费用。 超越阻抗 互连阻抗、PDN电容、导体损耗和传播延迟都可以通过正确的测试结构来测量。放置在定制测试优惠券上的其他测试结构对于确定基板层压板的 介电常数也很有用。一旦进入微波/mmWave领域，就应该测试插入损耗和腔体辐射，以确保受控阻抗线上的模拟信号不会经历显著的退化。 测试优惠券还可以通过热冲击测试、回流模拟、玻璃转变温度测量、导体直流电阻测量或您能想象的任何其他测试。测试优惠券还给制造商一个机会来验证制造过程和质量，确保您的新板符合可靠性标准。面板的结果应该在规格值的5%以内。 在高频下的创新 阅读文章