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大牛工程师要知道的PCB技巧100问

原地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_548528ef0101be7b.html

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在电子产品设计中,PCB布线是最重要的一步,PCB布线的质量将直接影响电路的性能。现在,虽然有很多软件可以实现PCB但随着信号频率的不断提高,工程师往往需要了解相关信息PCB布线最基本的原则和技巧,让自己的设计完美无缺,《PCB(印刷电路板)布局布线100问题涵盖PCB布局布线的基本原理和设计技巧,以问答的形式回答相关问题PCB对于布局布线的难题,PCB对于设计师来说,实用读物是非常难得的,欢迎在此基础上补充内容并完善。可发送相关信息 service@eetrend.com 。
[答]1.信号线阻抗匹配;
2.与其他信号线隔离;
3.差分线对数字高频信号有更好的效果;
[答:]对于低频信号,过孔无关紧要,高频信号尽量减少过孔。若线路较多,可考虑多层板;
[答:]去耦电容器需要在适当的位置添加适当的值。例如,添加到您的模拟设备的供电端口,并需要用不同的电容值过滤不同频率的杂散信号;
[答]布局合理,功率线功率冗余充足,高频阻抗阻抗,低频布线简单.
[答:]盲孔或埋孔是提高多层板密度、降低层数和板面尺寸的有效方法,大大降低了涂层通孔的数量。但相比之下,通孔在工艺上实现良好,成本低,因此通孔在一般设计中使用。
[答]如果你有高频>20MHz信号线,并且长度和数量都比较多,那么需要至少两层给这个模拟高频信号。一层信号线、一层大面积地,并且信号线层需要打足够的过孔到地。这样的目的是: 
1、对于模拟信号,这提供了一个完整的传输介质和阻抗匹配; 
2、地平面把模拟信号和其他数字信号进行隔离; 
3、地回路足够小,因为你打了很多过孔,地有是一个大平面。
[答]首先你的所谓信号输入插件是否是模拟器件?如果是是模拟器件,建议你的电源布局应尽量不影响到模拟部分的信号完整性.因此有几点需要考虑(1)首先你的稳压电源芯片是否是比较干净,纹波小的电源.对模拟部分的供电,对电源的要求比较高.(2)模拟部分和你的MCU是否是一个电源,在高精度电路的设计中,建议把模拟部分和数字部分的电源分开.(3)对数字部分的供电需要考虑到尽量减小对模拟电路部分的影响.
[答]迄今为止,没有定论。一般情况下你可以查阅芯片的手册。ADI所有混合芯片的手册中都是推荐你一种接地的方案,有些是推荐公地、有些是建议隔离地。这取决于芯片设计。
 
[答]差分线计算思路:如果你传一个正弦信号,你的长度差等于它传输波长的一半是,相位差就是180度,这时两个信号就完全抵消了。所以这时的长度差是最大值。以此类推,信号线差值一定要小于这个值。
[答]蛇形走线,因为应用场合不同而具不同的作用: 
(1)如果蛇形走线在计算机板中出现,其主要起到一个滤波电感和阻抗匹配的作用,提高电路的抗干扰能力。计算机主机板中的蛇形走线,主要用在一些时钟信号中,如PCI-Clk,AGPCIK,IDE,DIMM等信号线。 
(2)若在一般普通PCB板中,除了具有滤波电感的作用外,还可作为收音机天线的电感线圈等等。如2.4G的对讲机中就用作电感。 
(3)对一些信号布线长度要求必须严格等长,高速数字PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内,保证系统在同一周期内读取的数据的有效性(延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据)。如INTELHUB架构中的HUBLink,一共13根,使用233MHz的频率,要求必须严格等长,以消除时滞造成的隐患,绕线是惟一的解决办法。一般要求延迟差不超过1/4时钟周期,单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽、线长、铜厚、板层结构有关,但线过长会增大分布电容和分布电感,使信号质量有所下降。所以时钟IC引脚一般都接;" 端接,但蛇形走线并非起电感的作用。相反地,电感会使信号中的上升沿中的高次谐波相移,造成信号质量恶化,所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍。信号的上升时间越小,就越易受分布电容和分布电感的影响。 (4)蛇形走线在某些特殊的电路中起到一个分布参数的LC滤波器的作用。
[答]好的EMI/EMC 设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB 叠层的安排,重要联机的走法, 器件的选择等。 例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器,高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射,器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分,选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声。 另外,注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loop impedance 尽量小)以减少辐射, 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围,最后,适当的选择PCB 与外壳的接地点(chassis ground)。
[答]这个问题要考虑很多因素.比如PCB材料的各种参数,根据这些参数最后建立的传输线模型,器件的参数等.阻抗匹配一般要根据厂家提供的资料来设计。
[答]一般不建议这样使用.这样使用会比较复杂,也很难调试。
[答]0402是手机常用;0603是一般高速信号的模块常用;依据是封装越小寄生参数越小,当然不同厂家的相同封装在高频性能上有很大差异。建议你在关键的位置使用高频专用元件。
[答]这个要综合考虑.在首先考虑布局的情况下,考虑走线。
[答]最应该注意的是你的层的设计,就是信号线、电源线、地、控制线这些你是如何划分在每个层的。一般的原则是模拟信号和模拟信号地至少要保证单独的一层。电源也建议用单独一层。
[答]采用多层板首先可以提供完整的地平面,另外可以提供更多的信号层,方便走线。对于CPU要去控制外部存储器件的应用,应以交互的频率为考虑,如果频率较高,完整的地平面是一定要保证的,此外信号线最好要保持等长。
 
[答]这个很难区分,只能通过PCB布线来尽量减低布线引入额外噪声。
[答]300MHz的信号一定要做阻抗仿真计算出线宽和线和地的距离; 电源线需要根据电流的大小决定线宽 地在混合信号PCB时候一般就不用“线”了,而是用整个平面,这样才能保证回路电阻最小,并且信号线下面有一个完整的平面。
[答]PCB中热量的来源主要有三个方面:(1)电子元器件的发热;(2)P c B本身的发热;(3)其它部分传来的热。在这三个热源中,元器件的发热量最大,是主要热源,其次是PCB板产生的热,外部传入的热量取决于系统的总体热设计,暂时不做考虑。 那么热设计的目的是采取适当的措施和方法降低元器件的温度和PCB板的温度,使系统在合适的温度下正常工作。主要是通过减小发热,和加快散热来实现。这里有一篇相关的文章 http://www.adminkc.cn/thread-110469-1-1.html
[答]这个问题很好,很难说有一个简单的比例关系,因为他两的模拟不一样。一个是面传输一个是环状传输。您可以在网上找一个过孔的阻抗计算软件,然后保持过孔的阻抗和传输线的阻抗一致就行。
[答]一般来讲,就铺一个完整的地就可以了。
[答]1、几个ADC尽量放在一起,模拟地数字地在ADC下方单点连接; 2、取决于MUX与ADC的切换速度,一般ADC的速度会高于MUX,所以建议放在ADC下方。当然,保险起见,可以在MUX下方也放一个磁珠的封装,调试时视具体情况来选择在哪进行单点连接。
[答]不是很清楚您的问题。对于混合系统肯定会有几种类型的地,最终是会在一点将其连接一起,这样做的目的是等电势。大家需要一个共同的地电平做参考。
[答]模拟电路和数字电路要分开区域放置,使得模拟电路的回流在模拟电路区域,数字的在数字区域内,这样数字就不会影响到模拟。模拟地和数字地处理的出发点是类似的,不能让数字信号的回流流到模拟地上去。
[答]模拟电路对地的主要要求是,完整、回路小、阻抗匹配。数字信号如果低频没有特别要求;如果速度高,也需要考虑阻抗匹配和地完整。
[答]要根据具体的应用和针对什么芯片来设计
[答]在射频电路里尽量使用一样的
[答]高频电路设计要考虑很多参数的影响,在高频信号下,很多普通电路可以忽略的参数不能忽略,因此可能要考虑到传输线效应 。
[答]高速PCB,最好少打过孔,通过增加信号层来解决需要增加过孔的需求。
[答]可以参考:0.15×线宽(mm)=A,也需要考虑铜厚
[答]不需要这样做,但模拟电路和数字电路要分开放置。
[答]最好不要超过两个过孔。
[答]模拟电路如果匹配合理辐射很小,一般是被干扰。干扰源来自器件、电源、空间和PCB; 数字电路由于频率分量很多,所以肯定是干扰源。解决方法一般是,合理器件的布局、电源退偶、PCB分层,如果干扰特点大或者模拟部分非常敏感,可以考虑用屏蔽罩 。
[答]一般来说要分析寄生参数对于电路性能的影响.如果影响不能忽略,就一定要考虑解决和消除。
[答]多层板布局时,因为电源和地层在内层,要注意不要有悬浮的地平面或电源平面,另外要确保打到地上的过孔确实连到了地平面上,最后是要为一些重要的信号加一些测试点,方便调试的时候进行测量。
[答]可以让信号线离的远一些,避免走平行线,通过铺地或加保护来起到屏蔽作用,等等。
[答]很难,因为你各种信号线在双层布局已经差不多了。
[答]厚度在作阻抗匹配时比较重要,PCB厂商会询问阻抗匹配是在板厚为多少时进行计算的,PCB厂商会根据你的要求进行制作。
[答]要看寄生电容对信号是否有不可忽略的影响.如果不可忽略,那就要重新考虑。
[答]如果想用一个LDO来为数字和模拟提供电源,建议先接模拟电源,模拟电源经过LC滤波后,为数字电源。
[答]模拟VCC经过LC滤波后得到数字VCC,模拟地和数字地间用磁珠。
[答]一般需要注意:所有布线包括周围的器件摆放、地平面都需要对称。具体可以参考: http://www.altera.com/literature/wp/wp_lvdsboard.pdf
[答]最好的方法是屏蔽,阻止外部干扰进入。电路上,比如有INA时,需要在INA前加RFI滤波器滤除RF干扰。
[答]这个快速集成电路芯片是什么芯片?如果是数字芯片,一般不用考虑.如果是模拟芯片,要看传输线效应是否大到影响芯片的性能 。
[答]如果内部有完整的地平面和电源平面,则顶层和底层可以不敷铜。
[答]你可以采用Multisim软件来仿真电阻电容效应。
[答]要看是什么器件.而且器件的阻抗一般在数据手册上给出,一般和引脚粗细关系不大。
[答]可以通过走蛇形线来解决等长的问题,现在大多数的PCB软件都可以自动走等长线,很方便。
[答]芯片内部的地管脚都是连接在一起的。但是在PCB板上仍然需要连接。最理想的单点接地,应该是要了解芯片内部模拟和数字部分的连接点位置,然后把PCB板上的单点连接位置也设计在芯片的模拟和数字分界点。
[答]如果是低速数字信号,应该问题不大。否则肯定会影响信号的质量。
[答]低频的模拟信号是不需要匹配的,射频的模拟信号当然也要考虑匹配问题。
[答]一般来讲,都会铺完整的地平面。除非是一些特殊的情况,比如板子的模拟部分和数字部分是明显分开的,可以很容易地区分开。
[答]磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。 0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。铜皮类似于0ohm电阻。
[答]数字地与模拟地要单点接地,否则数字地回流会流过模拟地对模拟电路造成干扰。
[答]要从运放的几个接口入手,输入端要防止空间耦合干扰和PCB串扰(布局改善);电源需要不同容值去耦电容。 测试可以用示波器的探头测试上面说的位置,判断出干扰从何而来。 PWM信号如果是通过低通滤波变成直流控制电压的话,可以考虑就进做滤波,或者并联对地一个小电容,让PWM的波形变圆,减少高频分量。
[答]如果速度大于100MHz,则一根信号线上的过孔最好不要超过两个,过孔不能太小,一般,10个mil的孔径即可。
[答]过孔少是针对信号线,如果是地的过孔,适当的多一些会减少地回路和阻抗。放的原则是就进器件。
[答]平行等长
[答]并行走线要注意线与线的间距,防止串扰发生。
[答]不知道您的模拟信号的频率多高,如果不高则不需要阻抗匹配。阻抗匹配可以用一些仿真软件计算PCB的阻抗。例如APPCAD。器件的阻抗可以通过手册查询。
[答]不是.要尽量减少过孔的使用,在不得不使用过孔时,也要考虑减少过孔对电路的影响。
[答]单端和差分信号在跨越地平面后都得回流回去,如果回流绕很大圈才回去,一样会感应更多的干扰进来,如果差分线上的噪声一样,则会彼此抵消,所以是有一定道理的。
[答]高速设计不用分数字地和模拟地。
[答]参考0.15×线宽(mm)=A,这时最大电流。设计时候不能用熔断电流做预算。这样就是铜线的截面积。
[答]TVS管,保险丝这些在电源上是必须的。信号的话,看情况也得加TVS管,及二极管来保护模拟电路输入出现大电压的情况。
[答]从阻抗匹配的角度,这两种线都可以做成匹配的弯角。但是圆角可能不好加工。
[答]不好,会引入更多寄生参数
[答]一般仪放芯片资料会有推荐的Layout的方法及图,可以参考。保证引线短和粗是必须的。选用贴片低精度的电阻还是直插高精度的电阻哪种好,得看具体调试的结果。
[答]最好布局布线都手动完成。
[答]目前较多采用的高频电路板基材是氟糸介质基板,如聚四氟乙烯(PTFE),平时称为特氟龙,通常应用在5GHz以上。做板时跟PCB厂商说明即可。
[答]一般情况,对于电源产生部分,要用10u和0.1u的电容去耦,要同时考虑高频和低频的去耦;对于其他原件一般都是用0.1u的电容在电源部分去耦。
[答]不同的材质的PCB的寄生参数不同,可以根据你使用的寄生参数建立模型来计算。
[答]一定要用共面波导或者微带线的阻抗仿真计算。
[答]高频信号匹配好会减少反射,同样也会减少辐射。
[答] 一般可以根据参考设计来设计.由于电流较大,可能需要一定数量的Via。
[答]考虑共轭匹配,将阻抗的虚部抵消。
[答]分布方法,精度较高,但比较复杂;集总方式相对简化,但有一定误差。
[答]一般来讲只是为了提高连通性的话,应该对分别没有太多要求。
[答]一般来讲寄生电感和电容对中频电路的影响较小,可以忽略.只要保证不引入大的寄生电容和电感值就行了。
[答]减少干扰的原则是:
1、减少辐射端;
2、加强被干扰的隔离、屏蔽和退偶;
纹波减少的原则也是,
1、减少开关电源的纹波输出;
2、足够的退偶滤波;
[答] 看你的设计了。原则是保证模拟信号线和模拟地有单独两层。
[答]磁珠主要是起到隔离高频噪声的作用,不同的磁珠滤波频率不同,所以要根据板上噪声的情况来选择合适的器件。
[答]既要考虑传输线效应,又要考虑寄生效应,还有EMI的问题。
[答] 布线不怕长,就怕不对称或者有比较大的差,这样容易因为时延造成错误的逻辑。
[答]可以在一个平面上多个电压,注意之间隔离开。也可以把最重要的电源单独走一层,这样保证它不受其他电源干扰。
[答]等长可以保证阻抗匹配,但是不等距实际上对差分匹配也有影响,需要仿真测试。
[答]对于主控制器,主要传输数字信号,所以模拟和电源部分应远离控制器;对于减小电磁干扰,需要注意匹配,去耦,布局布线,分层等问题,建议参考一些资料。
[答] 这是一个一般性原则,沿的速度取决于器件输出口的速度。如果太慢会影响判决。再快了芯片工艺达不到了。
[答] 一般会使用磁珠。

标签: ldo地上串二极管

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