PCB設(shè)計(jì)之那些你必須要掌握的設(shè)計(jì)要領(lǐng)

　　在設(shè)計(jì)中，布局是一個重要的環(huán)節(jié)。布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認(rèn)為，合理的布局是PCB設(shè)計(jì)成功的第一步。

　　尤其是預(yù)布局，是思考整個電路板，信號流向、散熱、結(jié)構(gòu)等架構(gòu)的過程。如果預(yù)布局是失敗的，后面的再多努力也是白費(fèi)。

　　1、考慮整體

　　一個產(chǎn)品的成功與否，一是要注重內(nèi)在質(zhì)量，二是兼顧整體的美觀，兩者都較完美才能認(rèn)為該產(chǎn)品是成功的。

　　在一個PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉。

　　PCB是否會有變形?

　　是否預(yù)留工藝邊?

　　是否預(yù)留MARK點(diǎn)?

　　是否需要拼板?

　　多少層板，可以保證阻抗控制、信號屏蔽、信號完整性、經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)現(xiàn)性?

　　2、排除低級錯誤

　　印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符?能否符合PCB制造工藝要求?有無定位標(biāo)記?

　　元件在二維、三維空間上有無沖突?

　　元件布局是否疏密有序，排列整齊?是否全部布完?

　　需經(jīng)常更換的元件能否方便的更換?插件板插入設(shè)備是否方便?

　　熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x?

　　調(diào)整可調(diào)元件是否方便?

　　在需要散熱的地方，裝了散熱器沒有?空氣流是否通暢?

　　信號流程是否順暢且互連最短?

　　插頭、插座等與機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾?

　　線路的干擾問題是否有所考慮?

　3、旁路或去耦電容

　　在布線時，模擬器件和數(shù)字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一 個旁路電容，此電容值通常為 0.1μF。引腳盡量短，減小走線的感抗，且要盡量靠近器件。

　　在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的布置，對于數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)來說 都屬于基本常識，但其功能卻是有區(qū)別的。 在模擬布線設(shè)計(jì)中旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這 些高頻信號可能通過電源引腳進(jìn)入敏感的模擬芯片。一般來說，這些高頻信號 的頻率超出 模擬器件抑制高頻信號的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑 上引入噪聲，更嚴(yán)重的情況甚至?xí)鹫駝印?而對于控制器和處理器這樣的數(shù)字器件 來說，同樣需要去耦電容，但原因不同。這些 電容的一個功能是用作“微型”電荷庫，這是因?yàn)樵跀?shù)字電路中，執(zhí)行門狀態(tài)的切換(即開關(guān) 切換)通常需要很大的電 流，當(dāng)開關(guān)時芯片上產(chǎn)生開關(guān)瞬態(tài)電流并流經(jīng)電路板，有這額外的 “備用”電荷是有利的。如果執(zhí)行開關(guān)動作時沒有足夠的電荷，會造成電源電壓發(fā)生很大變化。 電 壓變化太大，會導(dǎo)致數(shù)字信號電平進(jìn)入不確定狀態(tài)，并很可能引起數(shù)字器件中的狀態(tài)機(jī) 錯誤運(yùn)行。流經(jīng)電路板走線的開關(guān)電流將引起電壓發(fā)生變化，由于電路板走線 存在寄生電 感，則可采用如下公式計(jì)算電壓的變化： V=Ldl/dt 其中 V=電壓的變化 L=電路板走線感抗 dI=流經(jīng)走線的電流變化 dt=電流變化的時間 因此，基于多種原因，在供電電源處或有源器件的電源引腳處施加旁路(或去耦)電容是 非常好的做法。

　　4、輸入電源，如果電流比較大，建議減少走線長度和面積，不要滿場跑

　　輸入上的開關(guān)噪聲耦合到了電源輸出的平面。輸出電源的MOS管的開關(guān)噪聲影響了前級的輸入電源。

　　如果電路板上存在大量大電流DCDC，則有不同頻率，大電流高電壓跳變干擾。

　　所以我們需要減小輸入電源的面積，滿足通流就可以。所以在電源布局的時候，要考慮避免輸入電源滿板跑。

　　5、電源線和地線

　　電源線和地線的位置良好配合，可以降低電磁干擾(EMl)的可能性。如果電源線和地線 配合不當(dāng)，會設(shè)計(jì)出系統(tǒng)環(huán)路，并很可能會產(chǎn)生噪聲。電源線和地線配 合不當(dāng)?shù)?PCB 設(shè)計(jì) 示例如圖所示。在此電路板上，使用不同的路線來布電源線和地線，由于這種不恰當(dāng)?shù)呐浜?，電路板的電子元器件和線路受電磁干擾 (EMI)的可能性比較大。

　　6、數(shù)模分離

　　在每個 PCB 設(shè)計(jì)中，電路的噪聲部分和“安靜”部分(非噪聲部分)要分隔開。 一般來說，數(shù)字電路可以容忍噪聲干擾，而且對噪聲不敏感(因?yàn)閿?shù)字電 路有較大的電壓噪聲容限);相反，模擬電路的電壓噪聲容限就小得多。兩者之中，模擬電路對開關(guān)噪聲最為敏感。 在混合信號系統(tǒng)的布線中，這兩種電路要分隔開。

　　電路板布線的基本知識既適用于模擬電路，也適用于數(shù)字電路。一個基本的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則是 使用不間斷的地平面，這一基本準(zhǔn)則可降低了數(shù)字電路中的 dI/dt(電流隨時間的變化)效應(yīng)， 因?yàn)?dI/dt 效應(yīng)會造成地的電勢并使噪聲進(jìn)入模擬電路。 數(shù)字和模擬電路的布線技巧基本相同，但有一點(diǎn)除外。對于模擬電路，還要另外一點(diǎn) 需要注意，就是要將數(shù)字信號線和地平面中的回路盡量遠(yuǎn)離模擬電路。這一點(diǎn) 可以通過如下做法來實(shí)現(xiàn)：將模擬地平面單獨(dú)連接到系統(tǒng)地連接端，或者將模擬電路放置在電路板的最 遠(yuǎn)端，也就是線路的末端。這樣做是為了保持信號路徑所受到 的外部干擾最小。對于數(shù)字 電路就不需要這樣做，數(shù)字電路可容忍地平面上的大量噪聲，而不會出現(xiàn)問題。

　　7、散熱考慮

　　在布局過程中，需要考慮散熱風(fēng)道，散熱死角;

　　熱敏感器件不要放在熱源風(fēng)后面。優(yōu)先考慮DDR這樣散熱困難戶的布局位置。避免由于熱仿真不通過，導(dǎo)致反復(fù)調(diào)整。