上海安世亚太汇智科技股份有限公司欢迎您,咨询热线:021—58403100
Resources 资源中心
Hot Resources / 热门资源 More+
2020 - 09 - 23
翻译:赵亚  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1785字,阅读时间预计6分钟编者按作者分析了多相流的分类、仿真方法及未来发展方向,深入剖析了真实的产品案例和行业解决方案,并提出ANSYS仿真工具可以快速、高效地解决产品设计在多相流仿真中遇到的挑战,为企业的产品设计和生产节约成本。无论是设计高超声速运载工具的除冰系统、进行血液酶测试,还是输送和熔化稀有金属粉末化合物以进行增材制造,或是为...
2020 - 09 - 16
作者:陈诗佳  上海交通大学-巴黎高科卓越工程师学院谢文丽  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1755字,阅读时间预计6分钟编者按作者使用Flownex对垃圾处理中心通风系统的局部管线进行模拟,对敞开式处理车间和封闭罐装设备的环境通风系统做出整体评估,并提出改进建议,同时对管线上的风机选型提出明确要求。研究目的随着国内环境三废处理规范要求越来越明细化,各种环保处理工...
2020 - 09 - 09
作者:吴华春  上海安世亚太结构应用工程师本文共计1042字,阅读时间预计4分钟编者按作者挑选了一个简单的球型拉伸模,来观察此模具在不同加载速度下可承受的等效应力值,以此判断相同时间内,该模具最快可加工多少产品。此模拟仿真案例可为企业生产效率及经济效益的提高提供相关的思考。概述在现代工业生产中,效率始终是各行各业考虑的要点,尤其对模具行业来讲,效率更是重中之重。同样的产品、模具和工艺,如...
2020 - 09 - 02
作者:高征宇 上海安世亚太流体应用工程师本文共计1709字,阅读时间预计6分钟编者按作者利用ANSYS Icepak和SIwave的双向耦合技术,分析了PCB的布线导热率分布、铜线焦耳热及其温度对导热率的影响,以此得到与真实情况最为相近的结果,用于评估发热问题。此方法可为企业设计与生产节约大量的时间及产品成本。印刷电路板(Printed Circuit Boards,以下简称PCB)是由绝缘介质(...
2020 - 08 - 26
作者:李桂花  安世亚太结构应用工程师本文共计422字,阅读时间预计2分钟编者按作者利用ANSYS单元的生死功能,通过修改单元刚度的方式,模拟出牛郎织女七夕节鹊桥相会的场景,让仿真充满生活气息,趣味十足。今天教大家用ANSYS单元生死技术做一个高端大气上档次的鹊桥相会。操作步骤第一步:建模模型很简单,一座拱桥,两颗爱心。第二步,画网格选择插入method,选择Body Fitted Ca...
2020 - 08 - 19
作者:谢文丽 上海安世亚太流体应用工程师本文共计2074字,阅读时间预计7分钟编者按作者使用工艺尺寸链计算软件——PDCC,一键计算,高效准确,解决了传统计算方式难以解决的问题,在生产阶段大幅度提高了工作效率。工艺尺寸是根据加工条件,在工艺规程中给出的尺寸,是为了保证零件图纸的尺寸而设计的。如果工艺尺寸设计不合理会直接导致零件加工不合格,因此对于复杂的轴类及箱体类零件、易变性零件等而言,保证工艺尺...

服务热线 / Service Hotline

021-58403100

中国 • 上海 • 地址

上海市静安区石门一路288号兴业太古汇一座1201~1204室

热线电话:021-58403100

邮箱地址:sh.marketing@peraglobal.com

客户微信:PeraHZtech

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
单份价格:
市场价:

份数: - + 件(库存件)

高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

介绍

平常我们做PCB设计的时候会有一个最优选择换线层的说法。例如设计一个12层板,当走线走在表层的时候,有的工程师会选择第三层作为最优换线层,也有的工程师会选择第十层作为最优换线层。


到底哪一种选择方式是对的呢?

仿真告诉你答案!

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

如上图所示,在HFSS 3D layout中考察一个12层板的过孔设计,L2、L4、L6、L9、L11为地等,L8为power层,其余层为走线。当走线走在表层时,我们分别将换线层设置为L3、L5、L8、L10,考察其阻抗和S参数的影响。


首先考察阻抗

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

从上图可以很明显的看出,当换线层越靠近表层,阻抗越小,越远离匹配的100欧姆。


之所以会造成这样的结果是因为换线层越接近表层,stub也就越长。长stub不但会影响阻抗匹配,另一方面,单独伸出的枝节也会容易形成类似于天线的结构,造成EMC方面的问题,同时也会造成振铃,信号延迟等问题。


然后考察S参数

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

可以从上图看出,当换线层越靠近表层,高频处的反射系数越大,传输系数越差,越不利于高速信号的传输。



 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

既然换线层距离表层越远越好,那为什么会有工程师会认为L3是最优换线层呢?

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

重点在于回流路径

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案


最优换线层分析

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

▲ 该12层板的侧视图


当使用L3作为最优换线层时

回流路径直接就是L2的地层,不用再做额外的处理。

当使用L10层作为最优换线层时

则需要考虑回流路径,因此需要在走线附近打地回流过孔,而少打这些过孔有很多的好处。


一般来说,认为L3是最优换线层的工程师都是比较资深的工程师。如果是在10到15年前的设计,由于数据速率没有很高,因此使用L3作为换线层是非常正确的选择,毕竟从S参数可以看出来,在相对低频的区域,反射系数的变化不是那么明显。



 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

那么如果我的设计有很高的尺寸要求,因此不得不在距离表层的信号层换线,但同时也有很高的信号完整性要求,是不是就完全没办法了呢?

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

当然不是,对于这种设计我们可以采用背钻技术。

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案


背钻技术

背钻技术如下图所示,红色为背钻钻头就是通过一个比孔径大一些的钻头,在不连续的那几层的最外面往里钻,直到把所有不连接的层全都钻掉,以减小stub的技术。

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

在HFSS 3D layout中,

可以很方便的创建背钻孔。

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案


增加了背钻后,我们继续考察

使用不同的换线层时阻抗和S参数的影响。


 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案


从阻抗和S参数我们都看到,加了背钻之后,由于没有stub的影响,越接近表层,阻抗也就也越好。


背钻技术的问题

背钻技术虽然能够解决stub带来的问题,

但还是有一定的问题和风险的。


第一个问题就是成本

需要在过孔做完金属化后再次钻孔,然后树脂填充,因此一定会有成本的上升。


另一个问题就是风险

使用背钻技术有一定的不达标风险和报废风险。因为钻孔的深度有一定的公差,同时板子的厚度也有一定的公差,因此不可能做到完美的达到要求的背钻深度,钻得过浅容易对信号造成一定的影响,钻得过深则信号线开路、板子报废。


因此需要在设计之初

通过仿真技术根据性能要求留出一定公差余量

宁浅勿深。


 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

▲ 背钻深度过浅,对信号传输有影响


 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

▲ 背钻深度正合适,完美


 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

▲ 背钻深度过深,报废



 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

那么根据上面的分析,我们是否就能得到这个结论:

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

“高速信号线换线层,如果不用背钻技术就要选择远离走线层,如果使用背钻技术就要接近走线层”。

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

当然不能。

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

每个过孔根据孔径以及焊盘都是有自己的特性的,例如在上面的12层板中,通过修改孔径和焊盘的尺寸,可以得到下面这样的结果。

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案
 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案


原因分析

 高速PCB最优换线层是哪一层?仿真告诉你答案

从阻抗图中可以看出,最好的换线层既不是靠近表层的L3,也不是远离表层的L10,而是L5。这是什么原因造成的呢?


要说明这个结果的原因

就必须要从过孔阻抗的原理说起了。


线路板上物件的阻抗与它所包含的寄生电容和寄生电感有关,其中阻抗与电容成反比,与电感成正比。当二者都变大时,就要看是哪一个部分的变化率比较大了。



>> 非常微小的孔由于在水平面方向与其它金属耦合面积小,造成寄生电容偏小,当换层改变时它的变化率非常小。

>>  垂直方向的过孔长度决定了电感的大小,当换层改变时电感的变化至少是10倍以上。这个时候电感变化率大,电容变化率小,因此过孔越长阻抗越大。

>>  而接大过孔正好相反,电容变化率大,电感变化率小,过孔越长阻抗越小。



总结

从这个案例就能看出来高速PCB走线仿真的重要性,如果只是凭着少数的经验或者想当然,可能就大错特错啦。


视频
文件下载
推荐 / Products
2020 - 09 - 23
翻译:赵亚  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1785字,阅读时间预计6分钟编者按作者分析了多相流的分类、仿真方法及未来发展方向,深入剖析了真实的产品案例和行业解决方案,并提出ANSYS仿真工具可以快速、高效地解决产品设计在多相流仿真中遇到的挑战,为企业的产品设计和生产节约成本。无论是设计高超声速运载工具的除冰系统、进行血液酶测试,还是输送和熔化稀有金属粉末化合物以进行增材制造,或是为偏远地区配制一套过滤系统以提供洁净的饮用水,工程师都需要考虑液体、固体和气体之间的相互作用。在这些不尽相同的多相流应用中,每一种仿真都需要不同的建模方法。40多年来,ANSYS开发了可以精确模拟多相流的仿真工具,已经被广泛运用在各个工业领域,以预测产品性能。精确的多相流仿真依赖于精确的物理模型精确的多相流模拟依赖于各相之间的机械、热和化学相互作用的精确预测,但是观测这些物理过程成本高昂甚至会遇到难以观测的问题。现在,工程师可以依靠多相流建模与仿真技术,深入了解并掌握提高效率、产量、安全性、可靠性的要素。■ 多相流模拟可以展现随地点位置变化的流型状态。例如,油气井底的流型可能完全是单相液体,但随着高度升高,气泡逐渐生成,流型会过渡到多相状态。因此在此类物理过程中,在不同的地点位置需要设置不同的多相流模型。■ 多相流模拟比单相流模拟的难度更高。完整描述多相流需要求解每一相的质量、动量和能量方程以及各相之间的相互作用。由于物理现象的多样性和多种流型同时存在的可能性,各相之间的合理模拟变得至关重要。▲ 油气井底部可能完全充满液体,但在上升过程中,压力下降,由于溶解气体析出,流型将过渡到气泡流。油气井仿真需要多种多相流模型精确的模拟不同井深处的特殊流型。自由表面流自由表面流包括两种或更多种不混溶的流体,每种流体被假定为在大部分流域具有连续性特征。每种流体有明显可识别的流动...
2020 - 09 - 16
作者:陈诗佳  上海交通大学-巴黎高科卓越工程师学院谢文丽  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1755字,阅读时间预计6分钟编者按作者使用Flownex对垃圾处理中心通风系统的局部管线进行模拟,对敞开式处理车间和封闭罐装设备的环境通风系统做出整体评估,并提出改进建议,同时对管线上的风机选型提出明确要求。研究目的随着国内环境三废处理规范要求越来越明细化,各种环保处理工艺可以说是百花齐放。但由于环保处理的对象具有极其复杂的来源,因此各种工艺和设备的处理效率仍需不断提高。这里就针对有机质固废集中处理中心的敞开式处理车间(低浓度臭气)和封闭罐装设备(高浓度臭气)的环境通风系统做一个评估。■ 处理车间的臭气产生量与处理废弃物种类、处理量、停留时间有关,这种环境下空气的换气率指标是有相应标准限定的。■ 对于封闭罐装设备来说,高浓度臭气的产量与种类、储量、时间、压力、温度等参数相关。有了这些基础数据以后,一般通风系统的管道布置设计就可以开始了,同时可以进行风机选型。由于垃圾处理中心处理的种类随着季节、处理量而变化,通风系统需要随之重新改造或升级。因此,对现有通风系统的评估和改造是相关企业经常面临的事。本文使用集成CFD程序的一维管网系统设计软件——Flownex,对垃圾处理中心的通风管路系统的局部管线进行模拟,评估现有运行参数下每一个吸风口的风量,并提出改进建议,同时对管线上的风机选型提出明确要求。Flownex软件简介Flownex是一款优秀的一维管网系统热流体设计、优化软件。■ 它在电力、核能、化工、船舶、燃机、建筑、天然气管网、航站楼飞机供油管路系统等领域都有广泛的运用。■ 它含有丰富的过流元件(图1所示)(如管道、阀门、换热器)、流动控制元件、动力元件(风机、水泵、压缩机、锅炉、燃烧室、核电反应堆等)、从动元件(汽轮机...
2020 - 09 - 09
作者:吴华春  上海安世亚太结构应用工程师本文共计1042字,阅读时间预计4分钟编者按作者挑选了一个简单的球型拉伸模,来观察此模具在不同加载速度下可承受的等效应力值,以此判断相同时间内,该模具最快可加工多少产品。此模拟仿真案例可为企业生产效率及经济效益的提高提供相关的思考。概述在现代工业生产中,效率始终是各行各业考虑的要点,尤其对模具行业来讲,效率更是重中之重。同样的产品、模具和工艺,如果模具的速度加载更快,那就意味着同样的时间范围内,可以生产出更多产品,经济效益就会更好。但是模具加载速度越快,对模具的承载要求也就越高。本文对一简单球型拉伸模进行不同速度的加载,来测试模具承受的等效应力。模具工况图-1 模具图■ 采用有限元对模具应力仿真,为了考虑到整个模具,此处对凸模和凹模分别进行分析。■ 另外,拉伸件是对称件,仅采用1/4模型进行模拟,对称边采用约束定义。■ 本次模拟采用Lagrangian incremental法,仅考虑Deformation,模拟步数为6,1步保存1次,进行模具静力分析。■ 在DEFROM中,冲压成形工艺。如果考虑模具受力问题,把模具设置为柔性件,不仅需要设置材料,而且需要进行网格划分。■ 但是此处不需要考虑板料变形,因前面已经分析了板料成形问题(即分别在冲压速度为10、50、100mm/s的情况下进行仿真分析),其计算结果的加载力如图-2所示。图-2 不同速度下凸、凹模加载力模具材料类型采用弹性模型,温度设置为20°C,材料采用Cr12,即AISI D3钢,密度为7.8e-9mm3/kg,杨氏模量为206754MPa,泊松比为0.3。材料曲线如图-3所示:材料曲线描述了不同加载速度下,考虑应变率效应,对不同应变率下参数的调整。此曲线仅供参考。图-3 Cr12材料曲线利用DEFORM前处理中...
地址:中国·上海·浦东新区平家桥路36号晶耀前滩5号楼901室
电话:+86 0755-2955 6666
传真:+86 0755-2788 8009
邮编:330520
Copyright ©2005 - 2013 上海安世亚太汇智科技股份有限公司
犀牛云提供企业云服务