文章目录什么是信号反射什么是阻抗什么是阻抗匹配如何做到阻抗匹配混淆点影响阻抗的因素有哪些影响反射的因素有哪些什么是差分信号、差模信号、共模信号差分信号和单端信号的区别1. EMC抵御外部电磁干扰的能力强差分信号能长距离精准的传输小信号2. EMI对外部产生的电磁干扰小差分信号的缺点SRAM是什么DRAM是什么SRAM与DRAM的对比表格DDR是什么什么是时钟的上升沿和下降沿如何绘制芯片IC的原理图封装如何绘制芯片IC的PCB封装知识点注意事项什么是组焊桥绿油桥什么是PCB layout什么是IC什么是MCUIC和MCU的区别表格什么是信号反射一个20MHz的信号发射后经过示波器理论上只有一个波形但是如果另一端接了一个10米电路后接地就会出现两个波形。因为信号走到头没地方去了就会原路返回再次被示波器捕捉到所以会出现第二次的波形。如果发射的是1000MHz或者1GHz的高速信号那么只需要几厘米的电路就可以产生反射影响原始信号。什么是阻抗信号的发射路径都是由 信号源 → 传输线 → 接收端。但不管是信号源、传输线、还是接收端其内部都有寄生的电容、电阻、电感他们都会对高速信号的传输产生阻碍的作用这就是阻抗。什么是阻抗匹配在高速信号的传输过程中如果相邻部分的阻抗不匹配信号就会在接触点发生反射可以理解为光在不同介质中传播时产生的反射介质的折射率越高光的反射越强烈。可以将高速信号理解为光将相邻部分的阻抗差值理解为折射率。为了避免反射信号影响原始信号我们需要让每个相邻部分的阻抗一致也就是阻抗匹配。如何做到阻抗匹配一般情况下信号源和接收端的阻抗由生产厂家定义。比如USB是差分90ΩSD是单端50Ω。我们需要做的就是在发射端和接收端之间画出指定阻抗的导线来做到阻抗匹配。但是想画出指定阻抗的导线没那么容易不同PCB板厂的规格也不同。我使用的是嘉立创所以要参考嘉立创的规格嘉立创提供了一个导线阻抗计算工具。https://tools.jlc.com/jlcTools/index.html#/impedanceCalculatenew该工具通过你输入的板子类型、层数、厚度、阻抗需求等参数设计出指定宽度的导线使用该宽度的导线走线就可以使导线阻抗达到你的要求。混淆点影响阻抗的因素有哪些影响反射的因素有哪些需要注意的是阻抗大小跟导线长度无关但是跟板子类型、层数、厚度、导线宽度等很多种因素都有关。注意这里有个混淆点就是阻抗大小跟导线长度无关是否需要考虑反射造成的影响才跟导线长度有关。反射的诱因是阻抗不匹配是否需要考虑反射现象、反射对波形的影响程度由导线电长度物理长度 信号频率决定也就是说如果高速信号在几微米的距离上传输的话哪怕阻抗不匹配也是不用考虑反射的因为影响微乎其微但是如果上升到几厘米的导线长度了那反射影响就很大了就必须做到阻抗匹配。什么是差分信号、差模信号、共模信号差分信号就是信号传输时同时传递两个大小相等方向相反的信号差分信号也叫差模信号与他相反的是共模信号共模信号传递的是大小相等方向相同的信号差分信号和单端信号的区别1. EMC抵御外部电磁干扰的能力强差分信号能长距离精准的传输小信号差分信号电流方向是 V → GND → V-单端信号是 V → GND。单端信号很难长距离传输小信号因为发射端和接收端距离远的话发射端和接收端的地平面受到的电磁干扰不一样导致两边地平面的电位不是处处相等的比如发射端地平面是0V接收端地平面可能是100毫伏那么发射端的500毫伏信号在接收端就只有500-100400毫伏了这样接收到的信号也就不精确了。而差分信号看的是两个相反信号的插值因为反向信号是相等且相反的所以他们的插值V - V- 2V这个值是固定的。比如发射端地平面是0V接收端地平面可能是100毫伏那么发射端的V500毫伏V--500毫伏差值5005001000毫伏接收端V500-100400毫伏V--500-100-600毫伏差值4006001000毫伏所以差分信号在地平面电位不同的情况下依然能保证信号精确。2. EMI对外部产生的电磁干扰小差分信号V和V-的方向相反产生相反的磁场V和V-的大小又相同所以产生的磁场强度也相同这样V的磁场和V-的磁场就互相抵消掉了。因此差分信号对外部电路产生的电磁干扰也非常小。差分信号的缺点需要在PCB上铺双线且双线长度要相等。元件多或者板子小的时候可能会造成走线困难的情况。SRAM是什么SRAMStatic Random Access Memory静态随机存取存储器静态只要不断电存入的数据就会一直稳定保存不需要刷新充电维持。存储单元结构由6 个MOS管搭建触发器电路没有电容依靠MOS管导通 / 截止两种状态代表 0 和 1。典型用途CPU 一级 / 二级 / 三级高速缓存L1/L2/L3 Cache、寄存器、单片机片内高速缓存。DRAM是什么DRAMDynamic Random Access Memory动态随机存取存储器动态依靠电容存放电荷记录数据电容会缓慢漏电必须每隔几毫秒执行刷新充电否则数据丢失。存储单元结构1 个MOS管 1 个电容用电容有无电荷区分 0、1。典型用途电脑内存条、手机运行内存DDR4/DDR5/LPDDR整机主存。SRAM与DRAM的对比表格对比维度SRAMDRAM存储原理晶体管触发器锁存电平无电容电容储存电荷电容自然漏电是否需要刷新不需要通电即永久保持必须周期性刷新否则数据丢失单个单元元器件6颗晶体管1晶体管1电容结构极简集成密度体积大、单位芯片容量做不大结构简单集成度极高轻松做大容量读写速度极快纳秒级延迟极低速度中等低于SRAM有寻址、刷新开销功耗待机功耗低读写功耗偏高闲置漏电大刷新持续耗电整体功耗更高单位成本很贵价格高昂性价比极高大容量成本低廉典型应用CPU高速缓存、片内高速缓存电脑内存条、手机运存、服务器主内存稳定性几乎无数据丢失风险可靠性强依赖刷新电路断电立刻丢数据一句话通俗理解SRAM又贵又快、个头大不用频繁“续命”CPU贴身小仓库用来临时缓存高频调用的数据DRAM便宜量大、速度次之自带漏电缺陷要不停充电续命整机主力大内存承接程序绝大部分运行数据。DDR是什么DDRDouble Data Rate双倍数据速率的意思也就是DDR DRAM它属于DRAM 的一种改良版本基础存储单元依旧是「1 管 1 电容」依然需要刷新、断电丢数据我们电脑、手机里的内存条、LPDDR 全都是 DDR DRAM。SDR DRAM已淘汰老式机器还有时钟信号上升沿只传输一次数据一个时钟周期只收发 1 次数据。DDR DRAM同一个时钟周期内时钟上升沿 下降沿 各传一次数据同等工作频率下理论带宽直接翻倍这也是名字 “双倍速率” 的由来。什么是时钟的上升沿和下降沿时钟信号就是一个不停高低来回跳变的电信号像方波。高电平有电比如1.2V低电平没电0V。它不停重复低 → 高 → 低 → 高……来回震荡。上升沿信号从低电压一瞬间跳变到高电压。↑ 向上跳那一下下降沿信号从高电压一瞬间跳变到低电压。↓ 向下跳那一下“沿”就是跳变的那个瞬间不是高电平也不是低电平是跳变的那一瞬间时刻。高电平 ┌────┐ ┌────┐ │ │ │ │ 低电平 ───┘ └────┘ └─── ↑ ↓ ↑ ↓ 上升沿 下降沿 上升沿 下降沿SDR只看每一个↑读取数据DDR↑ 和 ↓两个跳变瞬间都读取数据如何绘制芯片IC的原理图封装参考厂家的原理图绘制即可如何绘制芯片IC的PCB封装主要就是丝印和焊盘的绘制丝印可以不用这么精确但是焊盘必须要准确因此重点介绍焊盘绘制的要点下图是一个芯片手册中的芯片视图根据此图可提取如下知识点知识点芯片视图尺寸表在手册中可以找到主要参考这里的数据绘制PCBD和E是包含针脚的芯片长宽D1和E1是不包含针脚的芯片长宽D2和E2是两组针脚对应的长度芯片上有个小圆圈这个小圈只有在芯片正上方才看得到所以是俯视图剩下两个分别对应主视图和左右视图b是针脚的宽度e是针脚的间距从针脚中心计算L是针脚与PCB接触面的长度S是针脚悬空的长度SYMBOL是符号标识的意思MILLMETER和INCH分别是毫米和英寸的计算单位MIN、NOM、MAX分别是封装的最小尺寸、平均尺寸、最大尺寸一般我们会取平均尺寸然后在平均尺寸的基础上做一些补偿注意事项针脚焊盘长度补偿焊盘绘制的时候需要对针脚长度做一些补偿很多视频没有讲清除我大概总结为D1和E1为针脚最内端再向内补偿0.3mmD和E为针脚最外端再向外补偿0.3-0.6mm注意如果手册有特殊说明严格按照厂家手册绘制真叫焊盘宽度补偿宽度也要补偿一点大约两边各补偿0.2mm但受限于针脚间距e的影响不能太宽不然针脚就没有间距连锡短路了并且针脚间距不能低于0.2低于0.2没法做阻焊桥上图针脚宽度0.2左右各补偿0.2后针脚宽0.6但针脚间距为0.5补偿后在焊盘上的间距压缩为0.1做不了阻焊桥因此将针脚左右补偿改为0.15针脚焊盘宽度变成0.5针脚焊盘间距变成0.2符合最低标准。因此总结一下针脚宽度要在保证针脚焊盘间距不少于0.2的情况下进行补偿但不要超过0.2什么是组焊桥绿油桥简单讲两个相邻焊盘开窗之间留下来的那一小条绿色阻焊油绿油像一道绿油小堤坝隔开两个焊盘。回流焊时锡会熔化流动阻焊桥物理挡住锡不让锡在相邻引脚之间乱跑大幅减少连锡短路对QFN、QFP这类密脚芯片非常关键。一般情况下阻焊桥要大于0.1mm板子边缘要大于0.2mm但是为了方便可以都画成大于0.2mm这样不同PCB厂商都可以做的好。什么是PCB layoutPCB Layout PCB 布局布线就是画PCB板子呗很多人为了显得自己专业建立学术壁垒经常使用一些专有名词整的别人一愣一愣的。我在此表示强烈谴责。什么是ICICIntegrated Circuit集成电路所有硅基芯片的统称是把大量晶体管集成在单颗芯片上的电子器件。什么是MCUMCU微控制器/单片机一类特殊IC内部集成CPU、RAM、Flash与外设可烧写用户程序实现设备控制。IC和MCU的区别表格项目IC集成电路MCU微控制器关系芯片总称包含MCU属于IC的其中一个子类能否烧用户程序多数不能功能固定可以烧写固件可编程内部结构依类型而定不一定带CPU自带CPU、内存、闪存、外设接口实例TP4056充电芯片、LDO电源芯片、运放STM32、ESP32‑C3、CH32用途完成单一硬件功能逻辑控制、处理传感器、驱动外设
