1.寄生電容過孔本身存在著對地或電源的寄生電容,如果已知過孔在內層上的隔離孔直徑為D2;過孔焊盤的直徑為D1;PCB的厚度為T;板基材的相對介電常數(shù)為ε;過孔的寄生電容延Κ了電路中信號的上升時問,降低了電路的速度。如果一塊厚度為25mil的PCB,使用內徑為10mil,焊盤直徑為20mil的過孔,內層電氣間隙寬度為32mil時,可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致為0.259 pF。如果走線的特性阻抗為30Ω,則該寄生電容引起的信號上升時間延長量。系數(shù)1/2是因為過孔在走線的中途。從這些數(shù)值可以看出,盡管單個過孔的寄生電容引起的上升沿變緩的效用不是很明顯,但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換,設計者還是要慎重考慮的。2.寄生電感過孔還具有與其高度和直徑直接相關的串聯(lián)寄生電感。若九是過孔的高度;d是中心鉆孔的直徑;則過孔的寄生電感L近似為在高速數(shù)字電路的設計中,寄生電感帶來的危害超過寄生電容的影響。過孔的寄生串聯(lián)電感會削弱旁路電容在電源或地平面濾除噪聲的作用,減弱整個電源系統(tǒng)的濾波效用c因此旁路和去耦電容的過孔應該盡可能短,以使其電感值最小。通過上面對過孔寄生特性的分析,為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響,在進行高速PCB設計時應盡量做到:· 盡量減少過孔,尤其是時鐘信號走線;· 使用較薄的PCB有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù);· 過孔阻抗應該盡可能與其連接的走線的阻抗相匹配,以便減小信號的反射;
在高速設計中,可控阻抗板和線路的特性阻抗問題困擾著許多中國工程師。本文通過簡單而且直觀的方法介紹了特性阻抗的基本性質、計算和測量方法。在高速設計中,可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問題之一。首先了解一下傳輸線的定義:傳輸線由兩個具有一定長度的導體組成,一個導體用來發(fā)送信號,另一個用來接收信號(切記“回路”取代“地”的概念)。在一個多層板中,每一條線路都是傳輸線的組成部分,鄰近的參考平面可作為第二條線路或回路。一條線路成為“性能良好”傳輸線的關鍵是使它的特性阻抗在整個線路中保持恒定。線路板成為“可控阻抗板”的關鍵是使所有線路的特性阻抗?jié)M足一個規(guī)定值,通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線路板中,傳輸線性能良好的關鍵是使它的特性阻抗在整條線路中保持恒定。但是,究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最簡單的方法是看信號在傳輸中碰到了什么。當沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動時,這類似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中,如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端(它位于發(fā)送線路和回路之間),一旦連接,這個電壓波信號沿著該線以光速傳播,它的速度通常約為6英寸/納秒。當然,這個信號確實是發(fā)送線路和回路之間的電壓差,它可以從發(fā)送線路的任何一點和回路的相臨點來衡量。圖2是該電壓信號的傳輸示意圖。Zen的方法是先“產生信號”,然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第Y個0.01納秒前進了0.06英寸,這時發(fā)送線路有多余的正電荷,而回路有多余的負電荷,正是這兩種電荷差維持著這兩個導體之間的1伏電壓差,而這兩個導體又組成了一個電容器。在下一個0.01納秒中,又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調整到1伏特,這必須加一些正電荷到發(fā)送線路,而加一些負電荷到接收線路。每移動0.06英寸,必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路,而把更多的負電荷加到回路。每隔0.01納秒,必須對傳輸線路的另外一段進行充電,然后信號開始沿著這一段傳播。電荷來自傳輸線前端的電池,當沿著這條線移動時,就給傳輸線的連續(xù)部分充電,因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進0.01納秒,就從電池中獲得一些電荷(±Q),恒定的時間間隔(±t)內從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負電流實際上與流出的正電流相等,而且正好在信號波的前端,交流電流通過上、下線路組成的電容,結束整個循環(huán)過程。
PCB設計是一個細致的工作,需要的就是細心和耐心。剛開始做設計的新手經常犯的錯誤就是一些細節(jié)錯誤。器件管腳弄錯了,器件封裝用錯了,管腳順序畫反了等等,有些可以通過飛線來解決,有些可能就讓一塊板子直接變成了廢品。畫封裝的時候多檢查一遍,投板之前把封裝打印出來和實際器件比一下,多看一眼,多檢查一遍不是強迫癥,只是讓這些容易犯的低級錯誤盡量避免。否則設計的再好看的板子,上面布滿飛線,也就遠談不上優(yōu)秀了。(二) 學會設置規(guī)則其實現(xiàn)在不光高級的PCB設計軟件需要設置布線規(guī)則,一些簡單易用的PCB工具同樣可以進行規(guī)則設置。人腦畢竟不是機器,那就難免會有疏忽有失誤。所以把一些容易忽略的問題設置到規(guī)則里面,讓電腦幫助我們檢查,盡量避免犯一些低級錯誤。另外,完善的規(guī)則設置能更好的規(guī)范后面的工作。所謂磨刀不誤砍柴工,板子的規(guī)模越復雜規(guī)則設置的重要性越突出?,F(xiàn)在很多EDA工具都有自動布線功能,如果規(guī)則設置足夠詳細,讓工具自己幫你去設計,你在一旁喝杯咖啡,不是更愜意的事情嗎?(三) 為別人考慮的越多,自己的工作越少在進行PCB設計的時候,盡量多考慮一些最終使用者的需求。比如,如果設計的是一塊開發(fā)板,那么在進行PCB設計的時候就要考慮放置更多的絲印信息,這樣在使用的時候會更方便,不用來回的查找原理圖或者找設計人員支持了。如果設計的是一個量產產品,那么就要更多的考慮到生產線上會遇到的問題,同類型的器件盡量方向一致,器件間距是否合適,板子的工藝邊寬度等等。這些問題考慮的越早,越不會影響后面的設計,也可以減少后面支持的工作量和改板的次數(shù)??瓷先ラ_始設計上用的時間增加了,實際上是減少了自己后續(xù)的工作量。在板子空間信號允許的情況下,盡量放置更多的測試點,提高板子的可測性,這樣在后續(xù)調試階段同樣能節(jié)省更多的時間,給發(fā)現(xiàn)問題提供更多的思路。
在PCB板的設計當中,可以通過分層、恰當?shù)牟季植季€和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設計。在設計過程中,通過預測可以將絕大多數(shù)設計修改僅限于增減元器件。通過調整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。以下是一些常見的防范措施。1、盡可能使用多層PCB相對于雙面PCB而言,地平面和電源平面,以及排列緊密的信號線-地線間距能夠減小共模阻抗和感性耦合,使之達到雙面PCB的1/10到1/100。盡量地將每一個信號層都緊靠一個電源層或地線層。對于頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線以及許多填充地的高密度PCB,可以考慮使用內層線。2、對于雙面PCB來說,要采用緊密交織的電源和地柵格。電源線緊靠地線,在垂直和水平線或填充區(qū)之間,要盡可能多地連接。一面的柵格尺寸小于等于60mm,如果可能,柵格尺寸應小于13mm。3、確保每一個電路盡可能緊湊。4、盡可能將所有連接器都放在一邊。5、在每一層的機箱地和電路地之間,要設置相同的“隔離區(qū)”;如果可能,保持間隔距離為0.64mm。6、PCB裝配時,不要在頂層或者底層的焊盤上涂覆任何焊料。使用具有內嵌墊圈的螺釘來實現(xiàn)PCB與金屬機箱/屏蔽層或接地面上支架的緊密接觸。
山東廠家PCB打樣在PCB(印制電路板)中,印制導線用來實現(xiàn)電路元件和器件之間電氣連接,是PCB中的重要組件,PCB打樣生產商PCB導線多為銅線,銅自身的物理特性也導致其在導電過程中必然存在一定的阻抗,導線中的電感成分會影響電壓信號的傳輸,而電阻成分則會影響電流信號的傳輸,在高頻線路中電感的影響尤為嚴重,因此,在PCB設計中必須注意和消除印制導線阻抗所帶來的影響。1印制導線產生干擾的原因PCB上的印制導線通電后在直流或交流狀態(tài)下分別對電流呈現(xiàn)電阻或感抗,而平行導線之間存在電感效應,電阻效應,電導效應,互感效應;一根導線上的變化電流必然影響另一根導線,從而產生干擾;PCB板外連接導線甚至元器件引線都可能成為發(fā)射或接收干擾信號的天線。印制導線的直流電阻和交流阻抗可以通過公式和公式來計算,R=PL/S和XL=2πfL式中L為印制導線長度(m),s為導線截面積(mm2),ρ為銅的電阻率,TT為常數(shù),f為交流頻率。正是由于這些阻抗的存在,從而產生一定的電位差,這些電位差的存在,必然會帶來干擾,從而影響電路的正常工作。2 PCB電流與導線寬度的關系PCB導線寬度與電路電流承載值有關,一般導線越寬,承載電流的能力越強。在實際的PCB制作過程中,導線寬度應以能滿足電氣性能要求而又便于生產為宜,它的最小值以承受的電流大小而定,導線寬度和間距可取0.3mm(12mil)。導線的寬度在大電流的情況下還要考慮其溫升問題。PCB設計銅鉑厚度、線寬
1)專門用于探測的測試焊盤的直徑應該不小于0.9mm 。2) 測試焊盤周圍的空間應大于0.6mm 而小于5mm 。如果元器件的高度大于6. 7mm,那么測試焊盤應置于該元器件5mm 以外。3) 在距離印制電路板邊緣3mm 以內不要放置任何元器件或測試焊盤。4) 測試焊盤應放在一個網(wǎng)格中2.5mm孔的中心。如果有可能,允許使用標準探針和一個更可靠的固定裝置。5) 不要依靠連接器指針的邊緣來進行焊盤測試。測試探針很容易損壞鍍金指針。6) 避免鍍通孔-印制電路板兩邊的探查。把測試頂端通過孔放到印制電路板的非元器件/焊接面上。