CPCI设计与制造：提高可制造性的关键要素

DFM小助手 发表于 2024-3-26 18:34:48

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CPCI总线（中文又称紧凑型PCI）是由PICMG组织于1994年提出的 高性能工业计算机总线标准 。它采用了抗震的Eurocard封装，是标准PCI总线的工业版本。插孔连接器被设计成从正面装进机架安装系统，使其特别适用于 工业应用 。
最近，计算机电话行业在PICMG的指导下，已经将CompactPCI系统体系结构扩展到支持模拟和数字电话连接器，使其成为工业计算机领域的一个重要标准。
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<h2>一、CPCI总线接口介绍</h2>
CPCI总线是一种高性能的计算机总线，它以PCI电气规范为基础，采用 2mm密度的针孔连接器 ，具有更高气密性和防腐性，进一步提高可靠性和负载能力。CPCI总线的 高开放性和高可靠性 ，以及 支持热插拔的特性 ，使得该技术在工业自动化、军事、航空航天等领域得到了广泛应用。
此外，由于CPCI总线拥有较高的带宽，它也适用于一些高速数据通信的应用，例如网络通信、图像处理等。在高速数据通信中，CPCI总线可以提供更高的数据传输速率和更低的传输延迟，从而能够满足一些高性能应用的需求。
CPCI-3U和CPCI-6U是CPCI标准中的两种不同尺寸规格的电路板和机箱设计。具备模块化、热插拔、强固耐用、高速数据传输等优点，便于构建灵活且易于维护的模块化电子系统架构。
● CPCI-3U：表示的是按照CPCI标准的3个单元（Unit）高度的电路板或机箱设计。每个单元（1U）等于1.75英寸（约44.45毫米），所以CPCI-3U的 板卡高度为大约52.5毫米 。此类板卡体积较小，适用于紧凑型系统设计，它可以在有限的空间内集成多种功能模块，广泛应用于需要小巧体积和较高集成度的工业控制、通信系统以及某些特定领域的嵌入式计算系统。
● CPCI-6U：表示的是6个单元高度的CPCI电路板或机箱设计，其 高度约为105毫米 。相比CPCI-3U，CPCI-6U拥有更大的板面空间，可承载更多的接口插槽和更复杂的电路设计，因此更加适用于需要大量扩展能力和更高功能集成度的应用场景，如大型数据采集系统、电信设备、军事指挥系统以及科研仪器等。
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<h2>二、CPCI总线接口引脚定义</h2>
CPCI总线接口的引脚定义分为两部分，分别是 3U和6U高度的电路插板设计 。在3U与6U高度的电路插板设计中，CPCI总线接口的引脚定义包括以下几个信号：
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需要注意的是，以上信号定义可能会因为不同的标准或规范而有所不同，建议参考具体的标准或规范进行引用。
<h2>三、CPCI总线的PCB设计</h2>
1、电源分配
需要为系统提供稳定的电源，使用多个电源轨，并使用跳线和电容进行电压调节。
2、接地设计
良好的接地设计可以减少EMI和信号干扰，使用单独的电源接地和信号接地，并在它们之间使用隔离层。
3、板层设计
使用多层板可以提高信号质量和稳定性，通常使用 4层或6层板 。
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4、布局规则
CPCI 插座一般都是压接器件，布局时需注意器件离插座的间距: Top层保证 3mm 以上 ，Bottom保证 5mm以上 。
5、布线策略
使用等长布线策略，确保总线和控制信号的延迟一致，时钟信号控制在 2450-2500mil ，其他信号 <=2500mil ，避免时序问题。
6、电磁兼容性
使用屏蔽电缆和去耦电容来减少EMI和信号干扰。
7、时序分析
使用仿真工具进行时序分析，确保信号传输的稳定性和正确性。
8、CPCI插座
插座位置要严格按照CPCI 标准规范（3U, 6U）进行。
9、防静电拉手条
保护CPCI系统中的电子元件不受静电放电的影响。
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<h2>四、CPCI总线的可制造性设计</h2>
1、减少PCB组装的制程工序及成本，尽量使零件置于PCB的主焊接面，相同或相似的元件应置于同一列或一排并且极性应指向同一方向。
2、在PCB上按尺寸及数量均匀的分配元件以避免PCBA在回流过程及波峰焊接过程中变形。连接器和插座应置于PCBA的主要焊接面。
3、CPCI的插件引脚一般都是按压方式，设计PCB封装引脚是需注意引脚孔径大小。孔径大了器件会松动，孔径小器件插不下去。
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