尤其在使用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí),攔截大量信息所需要的時(shí)間顯著低于攔截低速數(shù)據(jù)傳輸所需要的時(shí)間。數(shù)據(jù)雙絞線中的絞合線對(duì)在低頻下可以靠自身的絞合來(lái)抵抗外來(lái)干擾及線對(duì)之間的串音,但在高頻情況下(尤其在頻率超過(guò)250MHz以上時(shí)),僅靠線對(duì)絞合已無(wú)法達(dá)到抗干擾的目的,只有屏蔽才能夠抵抗外界干擾。電纜屏蔽層的作用就像一個(gè)法拉第護(hù)罩,干擾信號(hào)會(huì)進(jìn)入到屏蔽層里,但卻進(jìn)入不到導(dǎo)體中。因此,數(shù)據(jù)傳輸可以無(wú)故障運(yùn)行。由于屏蔽電纜比非屏蔽電纜具有較低的輻射散發(fā),因而防止了網(wǎng)絡(luò)傳輸被攔截。屏蔽網(wǎng)絡(luò)(屏蔽的電纜及元器件)能夠顯著減小進(jìn)入到周?chē)h(huán)境中而可能被攔截的電磁能輻射等級(jí)。不同干擾場(chǎng)的屏蔽選擇干擾場(chǎng)主要有電磁干擾及射頻干擾兩種。電磁干擾(EMI)主要是低頻干擾,馬達(dá)、熒光燈以及電源線是通常的電磁干擾源。射頻干擾(RFI)是指無(wú)線頻率干擾,主要是高頻干擾。無(wú)線電、電視轉(zhuǎn)播、雷達(dá)及其他無(wú)線通訊是通常的射頻干擾源。對(duì)于抵抗電磁干擾,選擇編織屏蔽最為有效,因其具有較低的臨界電阻;對(duì)于射頻干擾,箔層屏蔽最有效,因編織屏蔽依賴(lài)于波長(zhǎng)的變化,它所產(chǎn)生的縫隙使得高頻信號(hào)可自由進(jìn)出導(dǎo)體;而對(duì)于高低頻混合的干擾場(chǎng),則要采用具有寬帶覆蓋功能的箔層加編織網(wǎng)的組合屏蔽方式。通常,網(wǎng)狀屏蔽覆蓋率越高,屏蔽效果就越好。
1. 如果是人工焊接,要養(yǎng)成好的習(xí)慣,首先,焊接前要目視檢查一遍PCB板,并用萬(wàn)用表檢查關(guān)鍵電路(特別是電源與地)是否短路;其次,每次焊接完一個(gè)芯片就用萬(wàn)用表測(cè)一下電源和地是否短路;此外,焊接時(shí)不要亂甩烙鐵,如果把焊錫甩到芯片的焊腳上(特別是表貼元件),就不容易查到。2. 在計(jì)算機(jī)上打開(kāi)PCB圖,點(diǎn)亮短路的網(wǎng)絡(luò),看什么地方離的最近,最容易被連到一塊。特別要注意IC內(nèi)部短路。3. 發(fā)現(xiàn)有短路現(xiàn)象。拿一塊板來(lái)割線(特別適合單/雙層板),割線后將每部分功能塊分別通電,一部分一部分排除。4. 使用短路定位分析儀,如:新加坡PROTEQ CB2000短路追蹤儀,香港靈智科技QT50短路追蹤儀,英國(guó)POLAR ToneOhm950多層板路短路探測(cè)儀等等。5. 如果有BGA芯片,由于所有焊點(diǎn)被芯片覆蓋看不見(jiàn),而且又是多層板(4層以上),因此最好在設(shè)計(jì)時(shí)將每個(gè)芯片的電源分割開(kāi),用磁珠或0歐電阻連接,這樣出現(xiàn)電源與地短路時(shí),斷開(kāi)磁珠檢測(cè),很容易定位到某一芯片。由于BGA的焊接難度大,如果不是機(jī)器自動(dòng)焊接,稍不注意就會(huì)把相鄰的電源與地兩個(gè)焊球短路。
(一) 畫(huà)好原理圖很多工程師都覺(jué)得layout工作更重要一些,原理圖就是為了生成網(wǎng)表方便PCB做檢查用的。其實(shí),在后續(xù)電路調(diào)試過(guò)程中原理圖的作用會(huì)更大一些。無(wú)論是查找問(wèn)題還是和同事交流,還是原理圖更直觀更方便。另外養(yǎng)成在原理圖中做標(biāo)注的習(xí)慣,把各部分電路在layout的時(shí)候要注意到的問(wèn)題標(biāo)注在原理圖上,對(duì)自己或者對(duì)別人都是一個(gè)很好的提醒。層次化原理圖,把不同功能不同模塊的電路分成不同的頁(yè),這樣無(wú)論是讀圖還是以后重復(fù)使用都能明顯的減少工作量。使用成熟的設(shè)計(jì)總是要比設(shè)計(jì)新電路的風(fēng)險(xiǎn)小。每次看到把所有電路都放在一張圖紙上,一片密密麻麻的器件,腦袋就能大一圈。(二) 好好進(jìn)行電路布局心急的工程師畫(huà)完原理圖,把網(wǎng)表導(dǎo)入PCB后就迫不及待的把器件放好,開(kāi)始拉線。其實(shí)一個(gè)好的PCB布局能讓你后面的拉線工作變得簡(jiǎn)單,讓你的PCB工作的更好。每一塊板子都會(huì)有一個(gè)信號(hào)路徑,PCB布局也應(yīng)該盡量遵循這個(gè)信號(hào)路徑,讓信號(hào)在板子上可以順暢的傳輸,人們都不喜歡走迷宮,信號(hào)也一樣。如果原理圖是按照模塊設(shè)計(jì)的,PCB也一樣可以。按照不同的功能模塊可以把板子劃分為若干區(qū)域。模擬數(shù)字分開(kāi),電源信號(hào)分開(kāi),發(fā)熱器件和易感器件分開(kāi),體積較大的器件不要太靠近板邊,注意射頻信號(hào)的屏蔽等等……多花一分的時(shí)間去優(yōu)化PCB的布局,就能在拉線的時(shí)候節(jié)省更多的時(shí)間。
隨著PCB設(shè)計(jì)復(fù)雜度的逐步提高,對(duì)于信號(hào)完整性的分析除了反射,串?dāng)_以及EMI之外,穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)也成為設(shè)計(jì)者們重點(diǎn)研究的方向之一。尤其當(dāng)開(kāi)關(guān)器件數(shù)目不斷增加,核心電壓不斷減小的時(shí)候,電源的波動(dòng)往往會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)致命的影響,于是人們提出了新的名詞:電源完整性,簡(jiǎn)稱(chēng)PI(powerintegrity)。當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)上,IC設(shè)計(jì)比較發(fā)達(dá),但電源完整性設(shè)計(jì)還是一個(gè)薄弱的環(huán)節(jié)。因此本文提出了PCB板中電源完整性問(wèn)題的產(chǎn)生,分析了影響電源完整性的因素并提出了解決PCB板中電源完整性問(wèn)題的優(yōu)化方法與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),具有較強(qiáng)的理論分析與實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。二、電源噪聲的起因及分析對(duì)于電源噪聲的起因我們通過(guò)一個(gè)與非門(mén)電路圖進(jìn)行分析。圖1中的電路圖為一個(gè)三輸入與非門(mén)的結(jié)構(gòu)圖,因?yàn)榕c非門(mén)屬于數(shù)字器件,它是通過(guò)“1”和“0”電平的切換來(lái)工作的。隨著IC技術(shù)的不斷提高,數(shù)字器件的切換速度也越來(lái)越快,這就引進(jìn)了更多的高頻分量,同時(shí)回路中的電感在高頻下就很容易引起電源波動(dòng)。如在圖1中,當(dāng)與非門(mén)輸入全為高電平時(shí),電路中的三極管導(dǎo)通,電路瞬間短路,電源向電容充電,同時(shí)流入地線。此時(shí)由于電源線和地線上存在寄生電感,我們由公式V=LdI/dt可知,這將在電源線和地線上產(chǎn)生電壓波動(dòng),如圖2中所示的電平上升沿所引入的ΔI噪聲。當(dāng)與非門(mén)輸入為低電平時(shí),此時(shí)電容放電,將在地線上產(chǎn)生較大的ΔI噪聲;而電源此時(shí)只有電路的瞬間短路所引起的電流突變,由于不存在向電容充電而使電流突變相對(duì)于上升沿來(lái)說(shuō)要小。從對(duì)與非門(mén)的電路進(jìn)行分析我們知道,造成電源不穩(wěn)定的根源主要在于兩個(gè)方面:一是器件高速開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,瞬態(tài)的交變電流過(guò)大;
一、PCB沉金采用的是化學(xué)沉積的方法,通過(guò)化學(xué)氧化還原反應(yīng)的方法生成一層鍍層,一般厚度較厚,是化學(xué)鎳金金層沉積方法的一種,可以達(dá)到較厚的金層。二、PCB鍍金采用的是電解的原理,也叫電鍍方式。其他金屬表面處理也多數(shù)采用的是電鍍方式。在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中,90%的金板是沉金板,因?yàn)殄兘鸢搴附有圆钍撬闹旅秉c(diǎn),也是導(dǎo)致很多公司放棄鍍金工藝的直接原因!沉金工藝在印制線路表面上沉積顏色穩(wěn)定,光亮度好,鍍層平整,可焊性良好的鎳金鍍層。基本可分為四個(gè)階段:前處理(除油,微蝕,活化、后浸),沉鎳,沉金,后處理(廢金水洗,DI水洗,烘干)。沉金厚度在0.025-0.1um間。金應(yīng)用于電路板表面處理,因?yàn)榻鸬膶?dǎo)電性強(qiáng),抗氧化性好,壽命長(zhǎng),而鍍金板與沉金板最根本的區(qū)別在于,鍍金是硬金(耐磨),沉金是軟金(不耐磨)。1、沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金對(duì)于金的厚度比鍍金要厚很多,沉金會(huì)呈金黃色,較鍍金來(lái)說(shuō)更黃(這是區(qū)分鍍金和沉金的方法之一),鍍金的會(huì)稍微發(fā)白(鎳的顏色)。2、沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金相對(duì)鍍金來(lái)說(shuō)更容易焊接,不會(huì)造成焊接不良。沉金板的應(yīng)力更易控制,對(duì)有邦定的產(chǎn)品而言,更有利于邦定的加工。同時(shí)也正因?yàn)槌两鸨儒兘疖?,所以沉金板做金手指不耐?沉金板的缺點(diǎn))。3、PCB沉金板只有焊盤(pán)上有鎳金,趨膚效應(yīng)中信號(hào)的傳輸是在銅層不會(huì)對(duì)信號(hào)有影響。4、沉金較鍍金來(lái)說(shuō)晶體結(jié)構(gòu)更致密,不易產(chǎn)成氧化。5、隨著電路板加工精度要求越來(lái)越高,線寬、間距已經(jīng)到了0.1mm以下。鍍金則容易產(chǎn)生金絲短路。沉金板只有焊盤(pán)上有鎳金,所以不容易產(chǎn)成金絲短路。
天津開(kāi)發(fā)FPC軟板覆銅,就是將PCB上閑置的空間作為基準(zhǔn)面,然后用固體銅填充,這些銅區(qū)又稱(chēng)為灌銅。開(kāi)發(fā)FPC軟板敷銅的意義在于,減小地線阻抗,提高抗干擾能力;降低壓降,提高電源效率;還有,與地線相連,減小環(huán)路面積。如果PCB的地較多,有SGND、AGND、GND,等等,如何覆銅?我的做法是,根據(jù)PCB板面位置的不同,分別以最主要的“地”作為基準(zhǔn)參考來(lái)獨(dú)立覆銅,數(shù)字地和模擬地分開(kāi)來(lái)敷銅自不多言。同時(shí)在覆銅之前,首先加粗相應(yīng)的電源連線:V5.0V、V3.6V、V3.3V(SD卡供電),等等。這樣一來(lái),就形成了多個(gè)不同形狀的多變形結(jié)構(gòu)。覆銅需要處理好幾個(gè)問(wèn)題:一是不同地的單點(diǎn)連接,二是晶振附近的覆銅,電路中的晶振為一高頻發(fā)射源,做法是在環(huán)繞晶振敷銅,然后將晶振的外殼另行接地。三是孤島(死區(qū))問(wèn)題,如果覺(jué)得很大,那就定義個(gè)地過(guò)孔添加進(jìn)去也費(fèi)不了多大的事。另外,大面積覆銅好還是網(wǎng)格覆銅好,不好一概而論。為什么呢?大面積覆銅,如果過(guò)波峰焊時(shí),板子就可能會(huì)翹起來(lái),甚至?xí)鹋荨倪@點(diǎn)來(lái)說(shuō),網(wǎng)格的散熱性要好些。通常是高頻電路對(duì)抗干擾要求高的多用網(wǎng)格,低頻電路有大電流的電路等常用完整的鋪銅。補(bǔ)充下:在數(shù)字電路中,特別是帶MCU的電路中,兆級(jí)以上工作頻率的電路,敷銅的作用就是為了降低整個(gè)地平面的阻抗。更具體的處理方法我一般是這樣來(lái)操作的:各個(gè)核心模塊(也都是數(shù)字電路)在允許的情況下也會(huì)分區(qū)敷銅,然后再用線把各個(gè)敷銅連接起來(lái),這樣做的目的也是為了減小各級(jí)電路之間的影響。對(duì)于數(shù)字電路模擬電路 混合的電路,地線的獨(dú)立走線,以及到最后到電源濾波電容處的匯總就不多說(shuō)了,大家都清楚。不過(guò)有一點(diǎn):模擬電路里的地線分布,很多時(shí)候不能簡(jiǎn)單敷成一片銅皮就了事,因?yàn)槟M電路里很注重前后級(jí)的互相影響,而且模擬地也要求單點(diǎn)接地,所以能不能把模擬地敷成銅皮還得根據(jù)實(shí)際情況處理。(這就要求對(duì)所用到的模擬IC的一些特殊性能還是要了解的)