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        PCB設(shè)計精華要點

        文章來源: 智力創(chuàng)電路板     閱讀次數(shù):2088     發(fā)表時間:2022-08-09    

        [導(dǎo)讀]:

        一、需硬件提供的資料

        1、準確無誤的原理圖包括書面文件和電子檔以及無誤的網(wǎng)絡(luò)表;

        2、帶有元件編碼的正式BOM。對于封裝庫中沒有的元件硬件工程師應(yīng)提供DATASHEET 或?qū)嵨铮?并指定引腳的定義順序;

        3、提供PCB 大致布局圖或重要單元、核心電路擺放位置。提供PCB 結(jié)構(gòu)圖,應(yīng)標明PCB 外形、安裝孔、定位元件、禁布區(qū)等相關(guān)信息;


        二、基本設(shè)計要求

        1、1A以上大電流元件、網(wǎng)絡(luò);

        2、重要的時鐘信號、差分信號以及高速數(shù)字信號;

        3、模擬小信號等易被干擾信號;

        4、其它特殊要求的信號;


        三、特殊要求說明

        1、差分布線、需屏蔽網(wǎng)絡(luò)、特性阻抗網(wǎng)絡(luò)、等延時網(wǎng)絡(luò)等;

        2、特殊元件的禁止布線區(qū)、錫膏偏移、阻焊開窗以及其它結(jié)構(gòu)的特殊要求;

        3、細閱讀原理圖,了解電路架構(gòu),理解電路的工作條件;

        4、與硬件工程師充分交流的基礎(chǔ)上,確認PCB 中關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò),了解高速元件的設(shè)計要求;

         

        四、定元器件的封裝

        1、打開網(wǎng)絡(luò)表,將所有封裝瀏覽一遍,確保所有元件的封裝都正確無誤并且元件庫中包含所有元件的封裝,網(wǎng)絡(luò)表中所有信息全部大寫,一面載入出問題,或PCB BOM 不連續(xù),元件具體命名按公司規(guī)范統(tǒng)一命名;

        2、標準元件全部采用公司統(tǒng)一元件庫中的封裝;

        3、元件庫中不存在的封裝,應(yīng)讓硬件工程師提供元件DATASHEET 或?qū)嵨镉蓪H私◣觳⒄垖Ψ酱_認;


        五、建立PCB 板框

        1、根據(jù)PCB 結(jié)構(gòu)圖,或相應(yīng)的模板建立PCB 文件,包括安裝孔、禁布區(qū)等相關(guān)信息;

        2、尺寸標注。在鉆孔層中應(yīng)標明PCB 的精確結(jié)構(gòu),且不可以形成封閉尺寸標注;


        六、導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表

        1、導(dǎo)入網(wǎng)表并排除所有載入問題,每個EDA軟件有區(qū)別,具體如何處理可以查詢相關(guān)教程;

        2、如果使用EDA軟件,網(wǎng)表須導(dǎo)入兩次以上(沒有任何提示信息)才可以確認導(dǎo)入無誤;


        七、PCB布局

        1、首先要確定參考點。一般參考點都設(shè)置在左邊和底邊的邊框線的交點(或延長線的交點)上或印制板的插件的第一個焊盤;

        2、一但參考點確定以后,元件布局、布線均以此參考點為準。布局推薦使用10-25MIL 網(wǎng)格;

        3、根據(jù)要求先將所有有定位要求的元件固定并鎖定;

        4、布局的基本原則:

        ① 遵循先難后易、先大后小的原則;

        ② 布局可以參考硬件工程師提供的原理圖和大致的布局,根據(jù)信號流向規(guī)律放置主要原器件; 

        ③ 總的連線盡可能的短,關(guān)鍵信號線最短;

        ④ 強信號、弱信號、高電壓信號和弱電壓信號要完全分開;

        ⑤ 高頻元件間隔要充分;

        ⑥ 模擬信號、數(shù)字信號分開;

        5、相同結(jié)構(gòu)電路部分應(yīng)盡可能采取對稱布局;

        6、按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準來優(yōu)化布局;

        7、同類型的元件應(yīng)該在X 或Y 方向上一致。同一類型的有極性分立元件也要力爭在X 或Y 方向上一致,以便于生產(chǎn)和調(diào)試;

        8、元件的放置要便于調(diào)試和維修,大元件邊上不能放置小元件,需要調(diào)試的元件周圍應(yīng)有足夠的空間。發(fā)熱元件應(yīng)有足夠的空間以利于散熱。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件;

        9、雙列直插元件相互的距離要大于2 毫米。BGA 與相臨元件距離大于5 毫米。阻容等貼片小元件元件相互距離大于0.7 毫米。貼片元件焊盤外側(cè)與相臨插裝元件焊盤外側(cè)要大于2 毫米。壓接元件周圍5 毫米不可以放置插裝原器件。焊接面周圍5 毫米內(nèi)不可以放置貼裝元件;

        10、集成電路的去偶電容應(yīng)盡量靠近芯片的電源腳,高頻最靠近為原則。使之與電源和地之間形成回路最短;

        11、旁路電容應(yīng)均勻分布在集成電路周圍;

        12、元件布局時候,使用同一種電源的元件應(yīng)考慮盡量放在一起,以便于將來的電源分;。

        13、用于阻抗匹配目的的阻容器件的放置,應(yīng)根據(jù)其屬性合理布局;

        ① 匹配電容電阻的的布局要分清楚其用法,對于多負載的終端匹配一定要放在信號的最遠端進行匹配;

        聯(lián)匹配電阻布局時候要靠近該信號的驅(qū)動端,距離一般不超過500MIL;

        14、調(diào)整字符。所有字符不可以上盤,要保證裝配以后還可以清晰看到字符信息。所有字符在X 或Y 方向上應(yīng)一致。字符、絲印大小要統(tǒng)一;

        15、放置PCB 的MARK 點;


        八、PCB布線

        1、布線優(yōu)先次序

        ① 密度疏松原則:從印制板上連接關(guān)系簡單的器件著手布線,從連線最疏松的區(qū)域開始布線,以調(diào)節(jié)個人狀態(tài);

        核心優(yōu)先原則:例如DDR RAM等核心部分應(yīng)優(yōu)先布線,類似信號傳輸線應(yīng)提供專層、電源、地回路;其他次要信號要顧全整體,不可以和關(guān)鍵信號相抵觸;

        關(guān)鍵信號線優(yōu)先:電源、模擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關(guān)鍵信號優(yōu)先布線;

        2、地線回路規(guī)則:

        環(huán)路最小規(guī)則,即信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積越小,對外的輻射越少,接受外界的干擾也越小。針對這一規(guī)則, 在地平面分割時,要考慮到地平面與重要信號走線的分布,防止山丁地平面開槽等帶來的問題:在雙層板設(shè)計中,在為電源留下足夠空間的情況下,應(yīng)該將留下的部分用參考地填充,增加一些必要的過孔,將雙面信號有效連接起米,對一些關(guān)鍵信號盡量采用地線隔離,對一些頻率較高的設(shè)計,需特別考慮其地平面信號回路問題,建議采用多層板為宜;

        3、竄擾控制:

        PCB上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長的平行布線引起的相互干擾,主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用??朔Z擾的主要措施是加大平行布線的間距,遵循3W規(guī)則;

        4、屏蔽保護:

        對應(yīng)地線回路規(guī)則,實際上也是為了盡量減小信號的回路面積,多用于一些比較重要的信號,如時鐘信號,同步信號:對一些特別重要,頻率特別高的信號,應(yīng)該考慮采用銅軸電纜屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計,即將所布的線上下左右用地線隔離,而且還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實際地平面有效結(jié)合;

        5、走線方向控制規(guī)則:

        相鄰層的走線方向成正交結(jié)構(gòu),避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾;當由于板結(jié)構(gòu)限制難以避免出現(xiàn)該情況,特別是信號速率較高時,應(yīng)考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線;

        6、阻抗匹配規(guī)則:

        同一網(wǎng)絡(luò)的布線寬度應(yīng)保持一致, 線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻,當傳輸?shù)乃俣容^高時會產(chǎn)生反射,在設(shè)計中應(yīng)該盡量避免這種情況。在某些條件下,如接插件引出線,BGA封裝的引出線類似的結(jié)構(gòu)時,可能無法避免線寬的變化,應(yīng)該盡量減少中間不一致部分的有效長度;

        7、走線長度控制規(guī)則:

        走線長度控制規(guī)則即短線規(guī)則,在設(shè)計時應(yīng)該盡量讓布線長度盡量短,以減少走線長度帶來的干擾問題,特別是一些重要信號線, 如時鐘線,務(wù)必將其振蕩器放在離器件很近的地方。對驅(qū)動多個器件的情況,應(yīng)根據(jù)具體情況決定采用何種網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu);

        8、倒角規(guī)則:

        PCB設(shè)計中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角,產(chǎn)生不必要的輻射,同時工藝性能也不好。所有線與線的夾角應(yīng)≥135°;

        9、電源與地線層的完整性規(guī)則:

        對于導(dǎo)通孔密集的區(qū)域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接,形成對平面層的分割,從而破壞平面層的完整性,并進而導(dǎo)致信號線在地層的回路面積增大;

        10、3W規(guī)則:

        為了減少線間竄擾,應(yīng)保證線間距足夠大,當線中心距不少于3倍線寬時,則可保持70%的電場不互相干擾,稱為3W規(guī)則。如要達到98%的電場不互相干擾,可使用10W規(guī)則;

        11、20H規(guī)則:

        由于電源層與地層之間的電場是變化的,在板的邊緣會向外輻射電磁干擾。稱為邊緣效應(yīng)??梢詫㈦娫磳觾?nèi)縮,使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。以一個H(電源和地之間的介質(zhì)厚度)為單位,若內(nèi)縮20H 則可以將70%的電場限制在接地邊沿內(nèi);內(nèi)縮100H則可以將98%的電場限制在內(nèi);


        九、安排疊層順序

        1、在高速數(shù)字電路中,電源與地層應(yīng)盡量靠在一起,中間不安排布線。所有布線層都盡量靠近一平面,優(yōu)先選擇地平面作為隔離層;

        2、為了減少信號間的干擾,相臨布線層信號走向應(yīng)相互垂直,如果無法避免同一方向則應(yīng)極力避免相臨信號層同一方向的信號重疊;

        3、可以根據(jù)需求設(shè)置幾個阻抗層,阻抗層要按要求標注清楚,注意參考層的選擇,將所有有阻抗要求的信號安排在阻抗層上面;


        十、設(shè)置線寬、線距

        1、當信號平均電流比較大的時候,需要考慮線寬與電流的關(guān)系,具體情況可以參考下表,不同厚度、不同寬度的銅鉑的載流表:

                  image.png                                     

        2、 過孔焊盤與孔徑的設(shè)置可以參照下表:

        image.png


        標題:PCB設(shè)計精華要點 網(wǎng)址:http://www.jsthnm.com/news/show/id/733.html

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