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硬件工程師需要了解的PCB設(shè)計(jì)問(wèn)題

發(fā)布時(shí)間:2019-06-11 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】以下總結(jié)了硬件工程師需要了解PCB設(shè)計(jì)7個(gè)方面的問(wèn)題,比如:在進(jìn)行高速多層PCB設(shè)計(jì)時(shí),關(guān)于電阻電容等器件的封裝的選擇的,主要依據(jù)是什么?常用哪些封裝?
 

1問(wèn):在進(jìn)行高速多層PCB設(shè)計(jì)時(shí),關(guān)于電阻電容等器件的封裝的選擇的,主要依據(jù)是什么?常用哪些封裝,能否舉幾個(gè)例子。
 
答:0402是手機(jī)常用;0603是一般高速信號(hào)的模塊常用;依據(jù)是封裝越小寄生參數(shù)越小,當(dāng)然不同廠家的相同封裝在高頻性能上有很大差異。建議在關(guān)鍵的位置使用高頻專用元件。
 
2問(wèn):多層板布局時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)?
 
答:多層板布局時(shí),因?yàn)殡娫春偷貙釉趦?nèi)層,要注意不要有懸浮的地平面或電源平面,另外要確保打到地上的過(guò)孔確實(shí)連到了地平面上,最后是要為一些重要的信號(hào)加一些測(cè)試點(diǎn),方便調(diào)試的時(shí)候進(jìn)行測(cè)量。
 
3問(wèn):通孔和盲孔對(duì)信號(hào)的差異影響有多大?應(yīng)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(shù)和板面尺寸的有效方法,并大大減少了鍍覆通孔的數(shù)量。但相比較而言,通孔在工藝上好實(shí)現(xiàn),成本較低,所以一般設(shè)計(jì)中都使用通孔。
 
4問(wèn):在設(shè)計(jì)PCB 時(shí),如何考慮電磁兼容性 EMC/EMI,具體需要考慮哪些方面?采取哪些措施?
 
答:好的 EMI/EMC 設(shè)計(jì)必須一開始布局時(shí)就要考慮到器件的位置, PCB 疊層的安排,重要聯(lián)機(jī)的走法,器件的選擇等。例如時(shí)鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對(duì)外的連接器,高速信號(hào)盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射,器件所推的信號(hào)之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分,選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時(shí)注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲。另外,注意高頻信號(hào)電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗 loop impedance 盡量小)以減少輻射, 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍,最后,適當(dāng)?shù)倪x擇PCB 與外殼的接地點(diǎn)(chassis ground)。
 
5問(wèn):高速 PCB,布線過(guò)程中過(guò)孔的避讓如何處理,有什么好的建議?
 
答:高速 PCB,最好少打過(guò)孔,通過(guò)增加信號(hào)層來(lái)解決需要增加過(guò)孔的需求。
 
6問(wèn):在即有模擬電路又有數(shù)字電路的電路中,PCB 板設(shè)計(jì)時(shí)如何避免互相干擾問(wèn)題?
 
答:模擬電路如果匹配合理輻射很小,一般是被干擾。干擾源來(lái)自器件、電源、空間和 PCB;數(shù)字電路由于頻率分量很多,所以肯定是干擾源。解決方法一般是,合理器件的布局、電源退偶、PCB 分層,如果干擾特點(diǎn)大或者模擬部分非常敏感,可以考慮用屏蔽罩 。
 
7問(wèn):怎樣判斷PCB板設(shè)計(jì)時(shí)需要多少層?
 
答:從走線密度、BGA和信號(hào)3方面考慮:
 
1. 走線密度
 
一般來(lái)說(shuō),PCB先布局,再來(lái)評(píng)估板子的層數(shù);布局完后,就可以看到板子的信號(hào)流向,走線順不順(考慮交叉線),需要幾個(gè)走線層。評(píng)估重點(diǎn)在飛線最密集的區(qū)域,因?yàn)樽蠲芗瘏^(qū)域的走線理順,其他稀松的區(qū)域就easy了;
 
2. BGA:
 
當(dāng)有PCB上BGA時(shí)候,評(píng)估重點(diǎn)在于BGA的深度(就是焊盤至中間焊盤(一般為電源或者地的焊盤)的個(gè)數(shù)),BGA焊盤的間距在0.65mm以上的時(shí)候,兩個(gè)深度的焊盤走一層信號(hào)線;
 
3. 信號(hào)考慮:
 
基于信號(hào)質(zhì)量的考慮,都需要添加地層(屏蔽籠子),進(jìn)行電磁干擾屏蔽,增加回流路徑。比如一般來(lái)說(shuō)可以toplayer-signal1-signal2-bottom,但是為了得到更好的、更加穩(wěn)定的信號(hào),可以設(shè)計(jì)成toplayer-GND-signal1-signal2-PWM-bottom(但一般都不會(huì)這樣,因?yàn)槌杀驹颍?/div>
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