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PCB設計布局布線經驗總結

時間2014/10/16
人物Lee
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在電子產品設計中,PCB布局布線是最重要的一步,PCB布局布線的好壞將直接影響電路的性能。現在,雖然有很多軟件可以實現PCB自動布局布線,但是隨著信號頻率不斷提升,很多時候,工程師需要了解有關PCB布局布線的最基本的原則和技巧,這樣才可以讓自己的設計完美無缺。


一、高頻信號布線時要注意哪些問題?
答:信號線的阻抗匹配;
與其他信號線的空間隔離;
對于數字高頻信號,差分線效果會更好;

二、在布板時,如果線密,過孔就可能要多,當然就會影響板子的電氣性能,請問怎樣提高板子的電氣性能? 
答:對于低頻信號,過孔不要緊,高頻信號盡量減少過孔。如果線多可以考慮多層板;

三、是不是板子上加的去耦電容越多越好? 
答:去耦電容需要在合適的位置加合適的值。例如,在你的模擬器件的供電端口就進加,并且需要用不同的電容值去濾除不同頻率的雜散信號;

四、一個好的板子它的標準是什么? 
答:布局合理、功率線功率冗余度足夠、高頻阻抗阻抗、低頻走線簡潔. 

五、通孔和盲孔對信號的差異影響有多大?應用的原則是什么? 
答:采用盲孔或埋孔是提高多層板密度、減少層數和板面尺寸的有效方法,并大大減少了鍍覆通孔的數量。但相比較而言,通孔在工藝上好實現,成本較低,所以一般設計中都使用通孔。

六、在涉及模擬數字混合系統的時候,有人建議電層分割,地平面采取整片敷銅,也有人建議電地層都分割,不同的地在電源源端點接,但是這樣對信號的回流路徑就遠了,具體應用時應如何選擇合適的方法?
答:如果你有高頻>20MHz信號線,并且長度和數量都比較多,那么需要至少兩層給這個模擬高頻信號。一層信號線、一層大面積地,并且信號線層需要打足夠的過孔到地。這樣的目的是:
1、對于模擬信號,這提供了一個完整的傳輸介質和阻抗匹配;
2、地平面把模擬信號和其他數字信號進行隔離;
3、地回路足夠小,因為你打了很多過孔,地有是一個大平面。

七、在電路板中,信號輸入插件在PCB最左邊沿,MCU在靠右邊,那么在布局時是把穩壓電源芯片放置在靠近接插件(電源IC輸出5V經過一段比較長的路徑才到達MCU),還是把電源IC放置到中間偏右(電源IC的輸出5V的線到達MCU就比較短,但輸入電源線就經過比較長一段PCB板)?或是有更好的布局?

答:首先你的所謂信號輸入插件是否是模擬器件?如果是是模擬器件,建議你的電源布局應盡量不影響到模擬部分的信號完整性.因此有幾點需要考慮:
1、首先你的穩壓電源芯片是否是比較干凈,紋波小的電源.對模擬部分的供電,對電源的要求比較高.
2、模擬部分和你的MCU是否是一個電源,在高精度電路的設計中,建議把模擬部分和數字部分的電源
      分開.
3、對數字部分的供電需要考慮到盡量減小對模擬電路部分的影響.

八、在高速信號鏈的應用中,對于多ASIC都存在模擬地和數字地,究竟是采用地分割,還是不分割地?既有準則是什么?哪種效果更好?
答:迄今為止,沒有定論。一般情況下你可以查閱芯片的手冊。ADI所有混合芯片的手冊中都是推薦你一種接地的方案,有些是推薦公地、有些是建議隔離地。這取決于芯片設計。


九、在進行高速多層PCB設計時,最應該注意的問題是什么?能否做詳細說明問題的解決方案。
答:最應該注意的是你的層的設計,就是信號線、電源線、地、控制線這些你是如何劃分在每個層的。一般的原則是模擬信號和模擬信號地至少要保證單獨的一層。電源也建議用單獨一層。

、請問具體何時用2層板,4層板,6層板在技術上有沒有嚴格的限制?(除去體積原因)是以CPU的頻率為準還是其和外部器件數據交互的頻率為準?
答:采用多層板首先可以提供完整的地平面,另外可以提供更多的信號層,方便走線。對于CPU要去控制外部存儲器件的應用,應以交互的頻率為考慮,如果頻率較高,完整的地平面是一定要保證的,此外信號線最好要保持等長。

十一PCB布線對模擬信號傳輸的影響如何分析,如何區分信號傳輸過程中引入的噪聲是布線導致還是運放器件導致。
答:這個很難區分,只能通過PCB布線來盡量減低布線引入額外噪聲。

十二、最近我學習PCB的設計,對高速多層PCB來說,電源線、地線和信號線的線寬設置為多少是合適的,常用設置是怎樣的,能舉例說明嗎?例如工作頻率在300Mhz的時候該怎么設置?
答:300MHz的信號一定要做阻抗仿真計算出線寬和線和地的距離;電源線需要根據電流的大小決定線寬地在混合信號PCB時候一般就不用“線”了,而是用整個平面,這樣才能保證回路電阻最小,并且信號線下面有一個完整的平面

十三、請問怎樣的布局才能達到最好的散熱效果?
答:PCB中熱量的來源主要有三個方面:(1)電子元器件的發熱;(2)PCB本身的發熱;(3)其它部分傳來的熱。在這三個熱源中,元器件的發熱量最大,是主要熱源,其次是PCB板產生的熱,外部傳入的熱量取決于系統的總體熱設計,暫時不做考慮。那么熱設計的目的是采取適當的措施和方法降低元器件的溫度和PCB板的溫度,使系統在合適的溫度下正常工作。主要是通過減小發熱,和加快散熱來實現

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