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高密度互连板电磁兼容设计

作　者: 罗运霞
导　师: 姜威；杨文琳
学　校: 山东大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 高密度互连板电磁兼容信号完整性电源完整性接地设计
分类号: TN41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着电子行业的飞速发展,印制电路板行业也迅速发展,其应用要求也是越来越高。传统的单面板、双面板已经远远不能满足需求,多层板、高密度互连板已经广泛的应用于中高端的电子产品中。同时,由于电子设备工作的电磁环境日趋复杂,对电子产品的电磁兼容性设计也提出了更高的要求。印制电路板做为电子产品中几乎所有电子元器件的载体,它本身的电磁兼容性直接影响到电子产品的性能,从而,印制板本身的电磁兼容设计将对整机的电磁兼容性起到十分关键的作用。而高密度互连板则集中体现了当代印制板设计的最先进水平,它带来了器件密集化、导线精细化、孔径微小化,其自身的电磁兼容设计已经逐渐成为了众多设计开发者的研究热点。以手机等小型化、复杂化的电子设备为代表的相关产品,已经对其自身的印制电路板的电磁兼容性提出了迫切的需求。研究和设计性能优良、满足电磁兼容性的高密度互连手机主板是本论文的主要工作。本文从印制电路板的发展和现状开始,以典型的传输线理论模型、寄生电容模型、电感耦合效应及电磁兼容的相关理论为基础,从叠层结构设计、信号完整性设计、电源完整性设计、接地设计等几个重要方面着手,以满足印制板自身的电磁兼容性为目的,来研究和设计一款智能型手机的高密度互连主印制板。论文首先简述了印制电路板从简单的单面板、双面板到高密度互连板的发展过程,高密度互连板的设计研究现状及本论文需要完成的主要工作。接着,从几种典型的传输线模型着手,对高密度互连板的设计结构及电磁兼容相关的理论做了相对具体的介绍。论文主体部分从叠层设计,阻抗线设计,信号反射,信号串扰等重点问题进行分析和解决,同时分析电源完整性设计,包括电源面、电源线和接地设计等,并针对分析的相关理论和实际应用,利用CR5000等计算机辅助设计软件和仿真软件,设计了一款智能型手机高密度互连主板。最后进行了论文的总结。在项目具体的设计研究过程中,采用了多种不同结构的主板设计,并优化出了最佳的设计调试流程,解决了主印制板开发过程中必需的关键技术,其中包括1)信号完整性设计,射频线、时钟线、数据线、音频线、差分线等关键部分的布局和布线；2)电源完整性设计,电源面和电源线的设计,电源面的合理分割；3)接地设计,单点接地和多点接地,接地平面处理等；4)为了能快速广泛的推广应用,本文创新性的设计了一款二阶的高密度互连板结构,在保证各项指标的前提下能更快的完成主板设计工作,并达到更佳的电磁兼容性能。通过智能型双模双待手机主板的设计开发,并经过反复的测试验证,创新性的设计出了一种性能优良,方便快捷的高密度互连板的设计结构,为其它类似产品硬件开发奠定了基础。采用该款主板的设计结构和布局布线模式,可以最大限度的减少设计开发的周期和成本,企业因此能根据市场的需求,在比较短的周期内,用比较少的人力开发出满足性能指标要求的稳定的移动终端产品,来占领手机产品市场。智能型双模双待手机产品已经基本设计开发完成,并在实际网络上进行了调试和应用,各项性能指标稳定。该项目的设计成功,为众多的板型结构提供了可以参考和借鉴的模板,势必促进和推动印制电路板行业甚至整个电子行业的更快发展。高密度互连板的发展正方兴未艾,应用前景非常广泛,而板级的电磁兼容设计是最直接也是最经济的设计方法,必然得到广泛的推广和应用。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-13
第一章概述  13-20
  1.1 印制电路板设计简介  13-16
    1.1.1 印制电路板的概念  13
    1.1.2 印制电路板的发展  13-15
    1.1.3 印制电路板的现状  15-16
  1.2 高密度互连板简介  16-18
  1.3 本文完成的主要工作  18-20
第二章高密度互连板的电磁兼容设计理论  20-31
  2.1 多层板叠层结构  20-24
  2.2 典型的传输线模型  24-27
    2.2.1 微带线模型  24-25
    2.2.2 带状线模型  25-26
    2.2.3 印制线等效性模型  26-27
  2.3 电磁兼容相关理论  27-28
    2.3.1 电磁兼容概念  27
    2.3.2 印制板电磁兼容关注的主要问题  27-28
  2.4 高密度互连板的电磁兼容设计内容  28-29
  2.5 电磁兼容测试典型指标  29-31
第三章信号完整性设计  31-55
  3.1 信号完整性概念  31-39
    3.1.1 信号完整性带来的主要问题  32-33
    3.1.2 信号完整性问题的典型表现  33-39
  3.2 信号完整性详细设计  39-55
    3.2.1 阻抗匹配设计  40-43
    3.2.2 关键信号线设计  43-55
第四章电源完整性设计  55-65
  4.1 电源完整性概念  55-58
    4.1.1 电源面  56-57
    4.1.2 地平面  57-58
  4.2 电源完整性设计  58-65
    4.2.1 电源线及电源面设计  58-61
    4.2.2 接地设计  61-65
第五章一款智能型手机高密度互连印制板设计实现  65-74
第六章结束语  74-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
学位论文评阅及答辩情况表  81

高密度互连板电磁兼容设计

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