電子互連設計注意事項：利用可信設計原則優(yōu)化PCB互連

設計一個高效且有效地達到目標規(guī)格的印刷電路板（PCB）是一個挑戰(zhàn)，需要密切關注大量細節(jié)。

挑戰(zhàn)升級指數(shù)當您設計一個產品時，需要使用多個電路板通過電子互連. 當你試圖在一個多電路板組件中容納所有變量時，你可能會想扯掉你的頭發(fā)可靠的提示和注意事項這可以使整個過程更加順利，也不會讓人感到緊張。

通過剛撓PCB互連連接

雖然就功能而言，多電路板解決方案可能不是最佳方法，但有一些原因說明您必須使用這種方法。

它可以是簡單的事情，如適應嚴格的外形或者需要輕松隔離電源或敏感信號. 您可能會被指控使用“現(xiàn)成”板與特定組件或自定義板（如LCD顯示器）進行對話。堆疊電路板的其他原因可能包括為將來的擴展而設計（比如普通的Arduino shields），有多種設計配置（可能是基本版本和高級版本），或者只是使您的設計模塊化（一種混合和匹配）。

可以部署一個單獨的板來處理特定于跟蹤的應用程序中的特定任務，例如用于電容觸摸、感應充電或自定義電阻的跟蹤路由。

堆積的PCB

不管是什么原因，記住一些最佳實踐專注于細節(jié)將幫助你以最小的難度實現(xiàn)你的產品目標。

例如，當多個電路板需要相互通信時，管腳數(shù)會增加，元件密度（這可能會導致信號完整性問題）增加測試時間，從而制造出更復雜的產品。成品的生命周期耐久性也會受到連接板數(shù)量增加的影響。

道路上會有一些坎坷，但如果你堅持一個好的計劃，并采用合理的原則來減少常見的陷阱和風險，最終的印刷電路板、PCB互連和應用程序將反映出同樣的質量準備水平。

與經驗豐富的PCB制造對于復雜的項目來說，裝配供應商的工程師們在準備制造和組裝電子互連時，他們已經與多個布局一起工作并修改了這些布局。

把一個好的印刷電路板計劃寫在紙上，首先要有一個正確的整體產品目標、市場/客戶洞察力和目標規(guī)格. 從這個起點開始，您可以開始設計電路板和其他需要協(xié)同工作的組件。

這通常發(fā)生在你喜歡的地方PCB設計軟件. 有很多可用的工具，但是你應該使用一個善于組合的工具 設計PCBA使用三維可視化容納PCB堆疊，如Altium Designer或Cadence的PCB布局工具

使用設計軟件時，請簡化視圖以查看板之間的拆分平面和返回路徑。如果數(shù)字信號必須穿過功率基準面上的一個裂縫，則使用一個或兩個平面去耦電容器（100nF）關閉有問題的信號。

另一個經驗法則是避免并行和橫向路由跟蹤，因為它們會導致大量PCB串擾而不是那些垂直排列的。由于這些痕跡比它們厚得多，所以當它們相互重疊時會吸收更多的輻射。

將它們設計成垂直的，可以減少從一個軌跡到另一個軌跡的整體耦合。

并行路由跟蹤–糟糕的設計實踐

上面的并行跟蹤設計示例是一個糟糕的實踐。

然而，寬邊跟蹤設計有時是故意的，并計算到他們的PCB設計中。如果您沒有這種設計經驗，我們強烈建議您使用這種設計。下圖是一個故意的側面設計

橫向路由跟蹤

PCB設計的進一步開發(fā)應遵循從最終原理圖開始的工作流程，并遵循以下步驟：

• 制定零件清單

• 在設計軟件中為每個元件的放置創(chuàng)建PCB布局

• 定義組件的布線

• 確定如何測試以驗證性能是否符合規(guī)范

• 制定制造計劃和程序

用于連接到另一個PCB的擴展頭示例
形象學分：樹莓派基金會 )

連接多個電路板的一種常見方法是將多個電路板堆疊在一起，用連接器將電路板分開。在設計要堆疊的電路板時，需要仔細規(guī)劃基板，以減少阻抗不連續(xù)、信號耦合和過多的電磁輻射。

所有信號層應與不間斷基準面相鄰并緊密耦合。

緊密耦合的平面降低了頂端的交流阻抗，并顯著降低了電磁輻射。通過在飛機之間傳輸高速信號，進一步減少了輻射。

堆疊電路板–互連的公/母連接器在紅色框中突出顯示

在整個設計工作流程中，一定要考慮如何將測試集成到整個產品生產計劃中。連接的電路板將需要額外和更復雜的測試，以確保信號強度和其他操作規(guī)范得到滿足。在設計過程中融入這一點要比完成后返回要容易得多。

飛行探針試驗

測試中需要解決哪些參數(shù)？

一般來說，應測試對噪聲敏感的任何高速信號或軌跡. 一些例子包括串行接口（SPI、I2C、UART等）、模擬信號（如預放大的傳感器測量值）、音頻信號和可能會出現(xiàn)電壓降的高功率記錄道，具體取決于電流的流動量以及跡線和連接器插腳上是否有足夠的銅。

裸板ATG飛針試驗

在設計階段考慮制造過程對未來可重復建設以及在發(fā)生故障時如何維修產品。

為制造而設計通常意味著將測試點納入總體設計。測試點通常放置在電路板的邊緣，以便于將探頭連接到電路以評估電壓。

根據您的設計，您可能需要一個簡單的裸板測試或更復雜的功能測試，而電路板通電。董事會辦公室可以有飛行探測器和編程與您的測試點墊的位置。

裸印制電路板的微裂紋飛針試驗

為將來的可維護性而設計是一個重要的考慮因素，因為您可能需要在產品使用后進行故障排除或維修，可能會損壞或以其他方式失去功能。

重要的是要設計一種機制，以便在板連接時探測整個組件，例如在多個板之間使用軟電纜。電纜束取代了直插式剛性連接，您可以翻轉電路板，在通電的情況下更容易接近探頭。

高速設計的互連性，如通信接口的時鐘信號和觸發(fā)器，需要特別考慮以確保系統(tǒng)性能，尤其是在低功耗環(huán)境中。除其他因素外，需要采取措施減少串擾和過量噪聲的產生。

阻抗匹配也很重要，因為它可以最大限度地提高功率傳輸，并在高速下最小化信號反射。在高速下，從低阻抗源傳輸?shù)礁咦杩乖吹男盘枌⑹蛊湎辔磺昂蠓D180度，而不必對每一端進行適當?shù)亩私印?/span>

這里有個提示：對于高速SPI通信，您需要考慮在連接到外部板之前添加串聯(lián)電阻或緩沖器。您使用的電阻直接與您的PCB跟蹤阻抗有關。使用太少會消耗大量電流。使用過多的電阻對改善信號傳輸幾乎沒有影響。

非車載連接前的串聯(lián)電阻器

對于高速信號，連接器上每隔一個插腳之間有一個接地是有幫助的（例如，插腳1=電源，插腳3=觸發(fā)器1，插腳5=觸發(fā)器2，插腳7=觸發(fā)器3，插腳2、4、6和8都是接地）。這有助于減少電感耦合和串擾。

這是一些可靠的提示和注意事項當設計多氯聯(lián)苯的有效互連時。首先，請記住產品目標和市場。從好開始設計軟件，通過工作流程在你的第一塊板子被旋轉之前，你需要考慮關鍵的設計、測試、制造和服務。

當你研究不同的元件時，你可以采取多種方法來組裝你的電路板。當然，互聯(lián)網有著豐富的信息，但在試圖通過營銷術語進行斗爭時，它可能會勢不可擋。

與制造商代表會面是了解新產品的好方法，但是，同樣，你遇到的是一個銷售人員，他最終試圖讓你購買產品。但是，制造商愿意分享專業(yè)知識并為您提供對行業(yè)標準的洞察，過去的經驗和樣本可以是一個偉大的資源