1.寄生電容過(guò)孔本身存在著對(duì)地或電源的寄生電容,如果已知過(guò)孔在內(nèi)層上的隔離孔直徑為D2;過(guò)孔焊盤的直徑為D1;PCB的厚度為T;板基材的相對(duì)介電常數(shù)為ε;過(guò)孔的寄生電容延Κ了電路中信號(hào)的上升時(shí)問(wèn),降低了電路的速度。如果一塊厚度為25mil的PCB,使用內(nèi)徑為10mil,焊盤直徑為20mil的過(guò)孔,內(nèi)層電氣間隙寬度為32mil時(shí),可以通過(guò)上面的公式近似算出過(guò)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(hào)上升時(shí)間延長(zhǎng)量。系數(shù)1/2是因?yàn)檫^(guò)孔在走線的中途。從這些數(shù)值可以看出,盡管單個(gè)過(guò)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(guò)孔進(jìn)行層間的切換,設(shè)計(jì)者還是要慎重考慮的。2.寄生電感過(guò)孔還具有與其高度和直徑直接相關(guān)的串聯(lián)寄生電感。若九是過(guò)孔的高度;d是中心鉆孔的直徑;則過(guò)孔的寄生電感L近似為在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,寄生電感帶來(lái)的危害超過(guò)寄生電容的影響。過(guò)孔的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容在電源或地平面濾除噪聲的作用,減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用c因此旁路和去耦電容的過(guò)孔應(yīng)該盡可能短,以使其電感值最小。通過(guò)上面對(duì)過(guò)孔寄生特性的分析,為了減小過(guò)孔的寄生效應(yīng)帶來(lái)的不利影響,在進(jìn)行高速PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量做到:· 盡量減少過(guò)孔,尤其是時(shí)鐘信號(hào)走線;· 使用較薄的PCB有利于減小過(guò)孔的兩種寄生參數(shù);· 過(guò)孔阻抗應(yīng)該盡可能與其連接的走線的阻抗相匹配,以便減小信號(hào)的反射;
江西專業(yè)SMT焊接(一) 畫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。SMT焊接加工廠其實(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,電源信號(hào)分開,發(fā)熱器件和易感器件分開,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。
高速數(shù)字PCB板的等線長(zhǎng)是為了使各信號(hào)的延遲差保持在一個(gè)范圍內(nèi),保證系統(tǒng)在同一周期內(nèi)讀取的數(shù)據(jù)的有效性(延遲差超過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)會(huì)錯(cuò)讀下一周期的數(shù)據(jù)),一般要求延遲差不超過(guò)1/4時(shí)鐘周期,單位長(zhǎng)度的線延遲差也是固定的,延遲跟線寬,線長(zhǎng),銅厚,板層結(jié)構(gòu)有關(guān),但線過(guò)長(zhǎng)會(huì)增大分布電容和分布電感,使信號(hào)質(zhì)量,所以時(shí)鐘IC引腳一般都接RC端接,但蛇形走線并非起電感的作用,相反的,電感會(huì)使信號(hào)中的上升元中的高次諧波相移,造成信號(hào)質(zhì)量惡化,所以要求蛇形線間距最少是線寬的兩倍,信號(hào)的上升時(shí)間越小就越易受分布電容和分布電感的影響.因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同具不同的作用,如果蛇形走線在電腦板中出現(xiàn),其主要起到一個(gè)濾波電感的作用,提高電路的抗干擾能力,電腦主機(jī)板中的蛇形走線,主要用在一些時(shí)鐘信號(hào)中,如CIClk,AGPClk,它的作用有兩點(diǎn):1、阻抗匹配 2、濾波電感。對(duì)一些重要信號(hào),如INTEL HUB架構(gòu)中的HUBLink,一共13根,跑233MHz,要求必須嚴(yán)格等長(zhǎng),以消除時(shí)滯造成的隱患,繞線是解決辦法。一般來(lái)講,蛇形走線的線距>=2倍的線寬。PCI板上的蛇行線就是為了適應(yīng)PCI 33MHzClock的線長(zhǎng)要求。若在一般普通PCB板中,是一個(gè)分布參數(shù)的 LC濾波器,還可作為收音機(jī)天線的電感線圈,短而窄的蛇形走線可做保險(xiǎn)絲等等.
一、快速確定PCB外形設(shè)計(jì)PCB先要確定電路板的外形,通常就是在禁止布線層畫出電氣的布線范圍。除非有特殊要求,一般電路板的形狀都為矩形,長(zhǎng)寬比一般為3:2或者4:3較為理想。在畫之前可以任意畫出兩條橫線和兩條豎線,然后利用“放置工具條”里的“設(shè)置原點(diǎn)”工具將某一條線段的端點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)即坐標(biāo)為(0,0),之后雙擊每一條線段,對(duì)其起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行相應(yīng)的更改,使4條線段首尾相接,形成一個(gè)封閉的矩形框,電路板的外型確定也就完成了。如果在畫圖的過(guò)程中需要調(diào)整電路板的大小,只要修改每條線段的相應(yīng)坐標(biāo)值即可。從成本、敷銅線長(zhǎng)度、抗噪聲能力考慮,電路板尺寸越小越好,但是板尺寸太小,則散熱不良,且相鄰的導(dǎo)線容易引起干擾。不過(guò),當(dāng)電路板的尺寸大于200mm×150mm時(shí),應(yīng)該考慮電路板的機(jī)械強(qiáng)度,適當(dāng)加裝固定孔,以便起到支撐的作用。二、元件布局開始布局之前首先要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表載入元器件,這個(gè)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)表無(wú)法完全載入的錯(cuò)誤,主要可歸為兩類:一類是找不到元件,解決方法是確認(rèn)原理圖中已定義元件的封裝形式,并確認(rèn)已添加相應(yīng)的PCB元件庫(kù),若仍找不到元件就要自己造一個(gè)元件封裝了;另一類是丟失引腳,最常見(jiàn)的就是二極管、三極管的引腳丟失,這是由于原理圖中的引腳一般是字母A、K、E、B、C,而PCB元件的引腳則是數(shù)字1、2、3,解決方法就是更改原理圖的定義,或者更改PCB元件的定義使其一致即可。有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者一般都會(huì)根據(jù)實(shí)際元件的封裝外形建立一個(gè)自己的PCB元件庫(kù),使用方便而且不易出錯(cuò)。進(jìn)行布局時(shí),必須要遵循一些基本規(guī)則:(1)特殊元件特殊考慮高頻元件之間要盡量靠近,連線越短越好;具有高電位差的元件之間距離盡量加大;重量大的元器件應(yīng)該有支架固定;發(fā)熱的元件應(yīng)遠(yuǎn)離熱敏元件并加裝相應(yīng)的散熱片或置于板外;電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)該考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求,以方便調(diào)節(jié)為準(zhǔn)。總之,一些特殊的元器件在布局時(shí)要從元件本身的特性、機(jī)箱的結(jié)構(gòu)、維修調(diào)試的方便性等多方面綜合考慮,以保證做出一塊穩(wěn)定、好用的PCB板。
【第Y招】多層板布線高頻電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須,也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段,合理的選擇一定層數(shù)的印制板尺寸,能充分利用中間層來(lái)設(shè)置屏蔽,更好地實(shí)現(xiàn)就近接地,并有效地降低寄生電感和縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度,同時(shí)還能大幅度地降低信號(hào)的交叉干擾等,所有這些方法都對(duì)高頻電路的可靠性有利。有資料顯示,同種材料時(shí),四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是,同時(shí)也存在一個(gè)問(wèn)題,PCB半層數(shù)越高,制造工藝越復(fù)雜,單位成本也就越高,這就要求我們?cè)谶M(jìn)行PCB Layout時(shí),除了選擇合適的層數(shù)的PCB板,還需要進(jìn)行合理的元器件布局規(guī)劃,并采用正確的布線規(guī)則來(lái)完成設(shè)計(jì)?! 镜诙小扛咚匐娮悠骷苣_間的引線彎折越少越好 高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉(zhuǎn)折,可用45度折線或者圓弧轉(zhuǎn)折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強(qiáng)度,而在高頻電路中,滿足這一要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。 【第三招】高頻電路器件管腳間的引線越短越好 信號(hào)的輻射強(qiáng)度是和信號(hào)線的走線長(zhǎng)度成正比的,高頻的信號(hào)引線越長(zhǎng),它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對(duì)于諸如信號(hào)的時(shí)鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號(hào)線都是要求盡可能的走線越短越好。 【第四招】高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好 所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔(Via)越少越好。據(jù)側(cè),一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pF的分布電容,減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的可能性。
相信對(duì)做硬件的工程師,畢業(yè)開始進(jìn)公司時(shí),在設(shè)計(jì)PCB時(shí),老工程師都會(huì)對(duì)他說(shuō),PCB走線不要走直角,走線一定要短,電容一定要就近擺放等等。但是一開始我們可能都不了解為什么這樣做,就憑他們的幾句經(jīng)驗(yàn)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的哦,當(dāng)然如果你沒(méi)有注意這些細(xì)節(jié)問(wèn)題,今后又犯了,可能又會(huì)被他們罵,“都說(shuō)了多少遍了電容一定要就近擺放,放遠(yuǎn)了起不到效果等等”,往往經(jīng)驗(yàn)告訴我們其實(shí)那些老工程師也是只有一部分人才真正掌握其中的奧妙,我們一開始不會(huì)也不用難過(guò),多看看資料很快就能掌握的。直到被罵好幾次后我們回去找相關(guān)資料,為什么設(shè)計(jì)PCB電容要就近擺放呢,等看了資料后就能了解一些,可是網(wǎng)上的資料很雜散,很少能找到一個(gè)很全方面講解的。下面這些內(nèi)容是我轉(zhuǎn)載的一篇關(guān)于電容去耦半徑的講解,相信你看了之后可以很牛x的回答和避免類似問(wèn)題的發(fā)生。老師問(wèn): 為什么去耦電容就近擺放呢?學(xué)生答: 因?yàn)樗杏行О霃脚叮诺倪h(yuǎn)了失效的。電容去耦的一個(gè)重要問(wèn)題是電容的去耦半徑。大多數(shù)資料中都會(huì)提到電容擺放要盡量靠近芯片,多數(shù)資料都是從減小回路電感的角度來(lái)談這個(gè)擺放距離問(wèn)題。確實(shí),減小電感是一個(gè)重要原因,但是還有一個(gè)重要的原因大多數(shù)資料都沒(méi)有提及,那就是電容去耦半徑問(wèn)題。如果電容擺放離芯片過(guò)遠(yuǎn),超出了它的去耦半徑,電容將失去它的去耦的作用。理解去耦半徑最好的辦法就是考察噪聲源和電容補(bǔ)償電流之間的相位關(guān)系。當(dāng)芯片對(duì)電流的需求發(fā)生變化時(shí),會(huì)在電源平面的一個(gè)很小的局部區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電壓擾動(dòng),電容要補(bǔ)償這一電流(或電壓),就必須先感知到這個(gè)電壓擾動(dòng)。信號(hào)在介質(zhì)中傳播需要一定的時(shí)間,因此從發(fā)生局部電壓擾動(dòng)到電容感知到這一擾動(dòng)之間有一個(gè)時(shí)間延遲。同樣,電容的補(bǔ)償電流到達(dá)擾動(dòng)區(qū)也需要一個(gè)延遲。因此必然造成噪聲源和電容補(bǔ)償電流之間的相位上的不一致。