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高速电路设计面临的问题

信号完整性

信号完整性（Signal Integrity，SI）是指信号在信号线上的质量，即信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接1收器，则可确定该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。

高速PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。

● 反射：信号在传输线上传输时，当高速PCB上传输线的特征阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时，信号会发生反射，使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲（Overshoot）是指信号跳变的初个峰值（或谷值），它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应；下冲（Undershoot）是指信号跳变的下一个谷值（或峰值）。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏，下冲会降低噪声容限，振铃增加了信号稳定所需要的时间，从而影响到系统时序。

● 串扰：在PCB中，串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁能量通过互容和互感耦合对相邻的传输线产生的不期望的噪声干扰，它是由不同结构引起的电磁场在同一区域里的相互作用而产生的。互容引发耦合电流，称为容性串扰；而互感引发耦合电压，称为***串扰。在PCB上，串扰与走线长度、信号线间距，以及参考地平面的状况等有关。

● 信号延迟和时序错误：信号在PCB的导线上以有限的速度传输，信号从驱动端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。过多的信号延迟或者信号延迟不匹配可能导致时序错误和逻辑器件功能混乱。

电路的可靠性设计

①电路基本通用设计要求:主要指电路的防反接、上电涌流***、过流保护、上电复位、看门狗等基本的电路设计要求。

②热设计:热应力是导致电子产品失效的较为常见因素，电子器件的工作温度是影响产品寿命和可靠性的关键因素，在减小功率损耗的基础_上，必须合理通过热的传导、辐射和对流设计降低其工作温度。

③电磁兼容设计:提高电路的抗扰度水平可提高电子产品在复杂电磁环境中的可靠性，主要包括静电、浪涌、快速瞬变脉冲群、电压中断跌落和变化、传导抗扰度、辐射抗扰度、工频磁场抗扰度等。需要在设计阶段从电路结构和参数、器件选择、电路板设计以及软件等多个方面着手，并通过对样机的电磁兼容测试检验。

④安规设计:电子电气产品的安规设计主要包括安全间隙和爬电距离、绝缘耐压、接地、防电1击、防燃防爆、防电磁辐射等，对电子元器件的选择和电路设计有较为成熟的参考和标准要求。

⑤可制造性设计:根据现有的生产工艺条件关注产品的可制造性设计可有效避免产品在生产、测试过程中受到损伤，降低质量隐患，在PCB设计过程中遵循可制造性的规则，PCB设计完成后还可通过相关软件工具进行DFM检查，生成报告并优化修改。

⑥结构和防护设计:主要指电路板的安装结构和防护，需要避免机械应力对电路板和元器件的指伤，防水防尘等级以及电路板的三防设计。

背钻孔有什么样的优点？

1）减小杂讯干扰；

2）提高信号完整性；

3）局部板厚变小；

4）减少埋盲孔的使用，降低PCB制作难度。

背钻孔有什么作用？

背钻的作用是钻掉没有起到任何连接或者传输作用的通孔段，避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来“失真”研究表明：影响信号系统信号完整性的主要因素除设计、板材料、传输线、连接器、芯片封装等因素外，导通孔对信号完整性有较大影响。