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PCB设计打样从浅到深设计

  曾经看到电脑主板的PCB的时候,心里想能自己画出来是多么棒的一件事情。后来接触到protel99se就步入了画板子的队伍,之后altium 、cadence等等。随着画板子的经历积累,发现需要注意的事项越来越多。一块好的PCB板子不是将连线连通就行,置于其中的故事,容我慢慢道来。



  第一、大多数PCB的设计师都是是精通电子元器件的工作原理,知道其相互影响,更明白构成电路板输入和输出的各种数据传输标准。一个优秀的电子产品不但需要有优秀的原理图,更需要PCB布局和走线的人,而后者对最终电路板的成败起到至关重要的作用。但是,原理图设计师对优秀的版图技术懂得越多,避免出现重大问题的机会就越多。

  第二、噪声问题的处理。随着设计PCB速度的提高,并发开关噪声、并发开关输出、振铃、串扰地线反弹和电源噪声等等也随之出现。要解决这些问题,还要对症下药:

  A、振铃和串扰。对于关键信号线一定要注意串扰问题,常用的就是运用差分信号,走线用差分对走线,这样能从根本上消除感应影响,有助于减小返回路径中的感应电流产生的“反弹”噪声。

  B、注意阻抗匹配。我曾经做过天线匹配电路,阻抗匹配起到至关重要的作用。现在100Ω特征阻抗已经成为差分连接线的行业标准值。100Ω的差分线可以用两根等长的50Ω单端线制作。由于两根走线彼此靠近,线间的场耦合将减小线的差模阻抗。为了保持100Ω的阻抗,走线的宽度必须减小一点。结果,100Ω差分线对中每根线的共模阻抗将比50欧略为高一点。如果实在不想这么折腾,在做PCB的时候,与生产厂家商定什么走线需要什么样的阻抗。

  C、去耦和旁路电容的使用。一般情况下,去耦电容器有助于减小PCB的电源与地平面之间的电感,控制PCB上各处的信号和IC 的阻抗。旁路电容提供一个干净的电源(提供一个电荷库)。通常我们在方便PCB 布线的任何地方都应布置去耦电容。对于电容的使用,应该注意的一点就是,去耦电容的布线应该尽可能的短。

  第三、布局问题。我们都知道,PCB设计中最关键的连接设计最短和最直接的路径,这样可以用最简单的做法获得最好的效果,这样,何乐不为呢?

  第四、时钟信号的处理。相信做PCB设计的都在经受或者准备经受时钟信号干扰的问题。因为钟线走线太长太长或经过信号线等等,都就会为下游放大抖动和偏移,尤其是时钟速度增加的时候。首先,PCB设计时应该避免使用多个层来传输时钟,并且不要在时钟线上有过孔,因为过孔将增加走线的阻抗变化和信号的反射。其次,如果必须用内层来布设时钟,那么上下层应该使用地平面来减小延迟。再次,如果电源平面上不幸引入时钟噪声会增加PLL抖动,那么在修改PCB设计时可以创建一个“电源岛”,这种技术可以利用金属平面中的较厚蚀刻来实现PLL模拟电源和数字电源的隔离。

  第五、参考设计方案。现在任何MCU都会给出其对应的参考设计,虽然这些电路板通常是为多种用途设计的,不见得与你做的设计需求刚好匹配。但是,它们仍可以作为创建解决方案的起点。从中我们可以看出关键部分的走线和摆位,这对于设计的成功率来说,也是一个很大的提高。