PCB學習手冊

2021-06-26 21:07:09 字數 2777 閱讀 5575

一、pcb布局思路

1.1、介面器件,結構定位

外圍設計的介面類元件盒指示燈,散熱片之類

對元件的結構進行定位:

1、  按引腳定位

2、  一句元件的外框或中線座標來定位

1.2、主要晶元的布局

1、滿足結構的要求,限高,安裝考慮

2、功率因素,考慮散熱器放置,放在通風口的上風口

3、考慮高速訊號線的電氣特性

1.3、電源模組的布局

1、電源和系統的連線,電源處理模組盡量靠近電源聯結器放置。

2、介面電源從聯結器進來,要先防護,後濾波。

3、核心晶元的core電源轉換模組優先考慮靠近晶元放置,就近供電,確保core電壓的供電效能,有效避免壓降和干擾。

4、晶元的io管腳供電,讓整個單板使用同一網路進行供電,使用較大且完整的平面。

5、電源模組的布局需要考慮散熱,散熱方向及與熱敏器件的距離

1.4、細化布局

1、按照原理圖的順序布局

2、按照主次順序優先順序

3、電源分配系統的濾波,濾波電容盡量靠近晶元管腳放置,bulk(龐大)電容要均勻放置在晶元周圍。

總結:按照電路重要性進行排序,優先考慮重要效能較高的晶元;

找出關鍵訊號及相應的附屬電路,布局時盡可能短且順暢;

鎖相環電源電路,其他電源濾波性質電路,在布局時候靠近晶元引腳放置。

訊號線的匹配電阻及上下拉電阻位置的合理。

保證bga周圍的返修空間和確認晶元是否需要加裝散熱片,並且周圍器件布局均勻,整齊,緊湊,高低器件分布適當。

1.5、佈線通道,電源通道評估

1.1、佈線通道被關鍵晶元的物理位置及層疊設計的佈線層數影響,在放置主要晶元時,確認訊號流向,關鍵訊號的引線縮短,避免同其他關鍵訊號交叉。高速訊號線通道的路徑上避免放置其他電路元件,盡量使告訴訊號線的佈線順暢。

1.2、大電流輸出的電源模組靠近主要用電晶元附近,縮短大電流路徑。

電源較低的模組,考慮壓降

全域性供電的模組,盡量選擇放置在輸入電源的主通道上,大電壓電路,需要滿足安全間距。

1.6、emc,si,散熱設計

1、高速模組-低速模組

數字模組-模擬模組  敏感電路與干擾性元件 介面類元件-板內其他電路  時鐘電路時鐘線的匹配電阻盡量靠晶振  介面要先防護我們板卡一般用esd後濾波

2、布局時候si設計

濾波電容盡量靠近晶元的電源引腳

儲能晶元均勻地放置在用電晶元周圍

布局能否滿足絕對長度的要求,相對長度是否容易實現

滿足匯流排的拓撲結構,確保系統要求

3、  布局散熱設計

高熱元件放置在通風的上風口

避免大功率元件集中放置

二、層疊設計和阻抗控制

2.1、電源平面的設定:

單一電源或者多種互補交錯的電源

避免相鄰層的高速訊號跨分隔

地平面設定:

主要元件面對應的第2層為相對完整的地平面

高頻,高速,時鐘等關鍵訊號參考地平面

單板主要電源盒對應地平面相鄰,降低電源平面干擾

訊號層數:

經驗2.2、pcb層、層疊問題

1、pcb走線和參考平面的互感,耦合電容的存在,高速訊號在傳輸過程中,會在與之相鄰的平面層產生相反的電流---回流

對應的平面或者導體—參考平面or回流路徑。電源平面,地平面均能作為高速訊號的參考平面。常見的電平訊號均是從驅動端到負載端,再以地平面作為回流通道流回信道流回驅動端,構成迴路。

2、主電源平面和地平面相鄰,對應的電源平面的阻抗低,且電源平面和地平面的距離越近,平面阻抗越小。

3、層疊設定的基本原則

元件面相鄰的第二層為地平面,提供器件遮蔽層以及為頂層佈線提供參考平面

所有訊號層盡可能同地平面相鄰,以保證完整的回流通道

盡量避免兩訊號層直接相鄰,以減少串擾

主電源盡可能與其對應地相鄰,構成平面電容,降低電源平面阻抗

兼顧層壓結構對稱,利於製板產生時的翹曲控制

2.3、阻抗控制

三、電源地處理

3.1、電源地處理的基本原則

地和電源平面的作用:

1、  為數字交換訊號提供穩定的參考電壓

2、  為所有邏輯器件提供均勻地電源

3、  控制訊號間的串擾

電源系統在現代數位電路中提供一下基本功能

1、  為數碼訊號提供穩定的參考電壓

2、  為所有的邏輯元件分配電源

3、  確保高速翻轉的閘電路的穩定電源**

3.2、接地方式

單點接地:當零件、電路、互連等工作在1mhz或者更低的頻率範圍內時,採用單點接地最好。

缺:地線較長,在高頻時阻抗大,可能影響晶元自身的穩定工作,更多時候是產生共阻抗干擾耦合到相臨的或者共地線的晶元上產生互擾。對於單板工作頻率高於10mhz的情況下一般較高空間已避免使用單點接地。

多點接地:高頻率設計時,為使得接地阻抗最小,使用多個連線點並將其連線到乙個公共的參考點上,多點接地的優點是晶元工作有各自的電流迴路,不會產生共地線阻抗的互擾問題,同時接地線可以很短,減少地線阻抗

缺:增加成本,但板上高頻迴路數量劇增,高頻的電流迴路對磁場是很敏感的,所以在進行pcb設計時需要特別注意。

3.3、etch(刻蝕線)的dfm要求

1、所有電器層離板邊至少20mil。如果板邊有輔助邊,所有電氣層離板邊至少40mil。

2、小的分立器件兩邊走線要對稱

3、密間距的smt焊盤引腳需要連線時,應從焊腳外部連線,不允許在焊腳中間直接連線

4、pcb上大面積無銅區域在不影響電器效能的前提下,填充阻流塊

5、對於smt焊盤在大面積鋪銅時需要花焊盤連線

6、etch線分布均勻,防止加工後翹曲。

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