背板带状电缆和功能板

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1、第十二章背板、带状电缆和功能板本章用“互连”这个词代表背板、带状电缆和功能板。设计互连时，所涉及的问题包括：线条阻抗、电源供给系统的纯洁度、装配结构、线条端接、信号布线拓扑、串音和线条长度。基础知识设计一个互连之间，首先要确定连接器插针安排两块装配在一起的PCB板之间的阻抗匹配是对高技术产品的基本要求因为背板有很大的跳线通孔，线条经这些通孔进入连接器，每插入一个PCB板，背板线条阻抗就有所减小尽管微带线或带状线阻抗受控制连接器比传统的连接器费用高，但可以降低或避免适配卡、背板、电缆或母版间的阻抗失配连接器输出端插针安排系统中主要RF能量来自于背板和母板或母板和功能板之间的物理连接。差

2、模波的不平衡传播是产生共模能量的一个途径，共模能量会引起电磁干扰问题背板或粗糙设计的互连结构，通常是由多条平行信号线条组成，包括时钟信号线，共用一个单点共地回路插针或引线当对整个长度的连接器设计接地插针时，必须减小地环路面积，以防止高幅度的强RF电流耦合到其他的元件或子系统中当设计互连时，必须考虑所有的时钟线和周期信号线电源电源信号信号信号信号信号信号时钟线地地地改进前的输出插针结构减少信号线的数量改进输出插针结构电源电源地地时钟线地地地地信号信号信号AC底板平面除了通过旁路电容外，AC底板平面与其他参考平面没有直接的连接AC底板平面必须直接靠近一个电位参考平面，可以在AC底板平面和

3、电位参考平面间提供电容紧耦合，减少使用分立电容的数量在高频的情况下，由于AC底板平面和电位参考平面间的电容，这些平面是有效地连接在一起的AC平面总是沿着连续的轴和金属底板连接，在高频，这就将数字零电位参考平面短路连接了底板背板结构由于感应噪声电压和高频RF电流注入平面层，电源配送系统的纯净问题保证包含平行布线的总线中的信号质量问题每一线条的阻抗控制和容性负载问题RF电流的板间耦合问题子板到插卡板座间的场的转移耦合问题阻抗控制和容性负载当多个印制板插入背板时，背板上印制线的特性阻抗会由于每个插板的容性负载而发生改变在设计背板时，必须考虑负载阻抗特性，而且PCB线条必须和负载阻抗特性相匹

4、配如果要求PCB板可以适用于多种特性阻抗（30-70Ω），设计时应该选择适用范围的中间值为特性阻抗（50Ω）电源平面的纯净化电源和地平面的污染会影响敏感元件的操作性能。这些电源污染可能产生于电源配送电路的开关噪声、外界的RF场、静电放电、电力过压、I/O电缆和连接器、有电动机的外围设备和磁性元件向电源系统注入感应开关噪声当多个板插入到背板插槽时可能会出现压降，于是一个插板就比另外的插在组装部件对端的低耗电的插板消耗的功率多数字元件内产生的地反弹影响时破坏信号完整性的主要因素。最大容性负载情况下，许多大功耗电路同时开关所有的逻辑管脚时最容易观察到地反弹。平行布线的信号质量串音是主要问题

5、但又经常被忽视，通常不可能在相邻的带状线平面的同一层上同时平行和垂直布线，物理上相互靠近放置的两个带状线层发生串音，能破坏临近布线层的信号完整性，在高速、高技术多层背板中，绝不能把两个信号平面相互靠近布置子板到插卡板座间的场的转移耦合这种情况同板间RF电流耦合的情况类似，只是此时PCB产生的RF场可以耦合到机架、插卡板座或互联部件上恰当的背板到插卡板座的连接是采取在背板和插卡板座间建立极低阻抗RF参考点的技术实现，这种连接方法是能够短路功能板上和功能板间产生的涡流，涡流通过分布转移阻抗耦合到插卡板座简单的办法是短路背板和插卡板座间的共模电压，可以通过在插卡板座的周围等间隔多点连接到背

6、板零电位参考面的方式，也可以通过将地平面紧紧靠近机架底板平面放置的方式来实现RF电流的板间耦合对于多印制板结构，通常总是考虑各自的基座的布置而没有考虑插板要放在那里、是否放在靠近强干扰源的另一块插板了图板间辐射耦合布线层数背板或者适配板起码要用四层板，其中两层用于布线，两层用于电位层，只有很好地控制了布线层的信号线的阻抗，而且其参考平面为接地平面而不是电源平面时才能获得最好的电磁干扰和系统性能。有许多方法可以确定背板或者带状电缆的叠层结构，如：外层用作信号布线层设计六层以上的背板时，要在每一个布线层附件都放置一个参考平面层，在尽可能多的位置上将接地平面连接到机架地，用旁路电容作为互连

7、手段，除了印制板的四个边之外，在尽可能多的位置提供可选的接地平面旁路电容，只有在满足EMI或系统功能的需要时才在逻辑电路和机架地间安装这些可选的旁路电容外层用作接地层对于高速、高密度、十层以上的情形，在PCB板、安装插座、面板和背板之间会产生RF共模涡流。背板和母板间的连接器对通常具有特定的阻抗值可以导致背板和母板间阻抗失配。由于阻抗不匹配，在接口连接器内部产生磁通量。必须将这个磁通量引导到底板，以免产生差模RF场。如果背板的顶层是布线层，连接器里的磁通量