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如何设计出一块优质的PCB板

各人都知道做PCB板就是把设计好的原理图酿成一块实实在在的PCB电路板 ,请别小看这一历程 ,有许多原理上行得通的工具在工程中却难以实现 ,或是别人能实现的工具另一些人却实现不了 ,因此说做一块PCB板不难 ,但要做好一块PCB板却不是一件容易的事情。微电子领域的两浩劫点在于高频信号和微弱信号的处理 ,在这方面PCB制作水平就显得尤其重要 ,同样的原理设计 ,同样的元器件 ,差别的人制作出来的PCB就具有差别的结果 ,那么如何才华做出一块好的PCB板呢? 

一、要明确设计目标 

    接受到一个设计任务 ,首先要明确其设计目标 ,是普通的PCB板高频PCB板小信号处理PCB板照旧既有高频率又有小信号处理的PCB板如果是普通的PCB板 ,只要做到结构布线合理整齐 ,机械尺寸准确无误即可 ,如有中负载线和长线 ,就要接纳一定的手段进行处理 ,减轻负载 ,长线要增强驱动 ,重点是避免长线反射当板上有凌驾40MHz的信号线时就要对这些信号线进行特殊的考虑好比线间串扰等问题如果频率更高一些对布线的长度就有更严格的限制。 

    凭据漫衍参数的网络理论高速电路与其连线间的相互作用是决定性因素在系统设计时不可忽略 ,随着门传输速度的提高在信号线上的阻挡将会相应增加相邻信号线间的串扰将成正比地增加通常高速电路的功耗和热耗散也都很大。 

    在做高速PCB时应引起足够的重视当板上有毫伏级甚至微伏级的微弱信号时对这些信号线就需要特别的看护小信号由于太微弱很是容易受到其它强信号的滋扰屏蔽步伐经常是须要的不然将大大降低信噪比以致于有用信号被噪声淹没不可有效地提取出来对板子的调测也要在设计阶段加以考虑测试点的物理位置测试点的隔离等因素不可忽略因为有些小信号和高频信号是不可直接把探头加上去进行丈量的 ,别的还要考虑其他一些相关因素如板子层数接纳元器件的封装外形板子的机械强度等在做PCB板子前要做出对该设计的设计目标心中有数。 

    二、了解所用元器件的功效对结构布线的要求 

    我们知道有些特殊元器件在结构布线时有特殊的要求好比LOTI和APH所用的模拟信号放大器模拟信号放大器对电源要求要平稳纹波小模拟小信号部分要尽量远离功率器件在OTI板上小信号放大部分还专门加有屏蔽罩把杂散的电磁滋扰给屏蔽掉NTOI板上用的GLINK芯片接纳的是ECL工艺功耗大发热厉害对散热问题必须在结构时就必须进行特殊考虑若接纳自然散热。 

    要把GLINK芯片放在空气流通比较顺畅的地方并且散出来的热量还不可对其它芯片组成大的影响如果板子上装有喇叭或其他大功率的器件有可能对电源造成严重的污染这一点也应引起足够的重视。 

    三、元器件结构的考虑元器件的结构 

    首先要考虑的一个因素就是电性能把连线关系密切的元器件尽量放在一起尤其对一些高速线结构时就要使它尽可能地短功率信号和小信号器件要离开在满足电路性能的前提下还要考虑元器件摆放整齐美观便于测试板子的机械尺寸插座的位置等也需认真考虑高速系统中的接地和互连线上的传输延迟时间也是在系统设计时首先要考虑的因素信号线上的传输时间对总的系统速度影响很大 ,特别是对高速的ECL电路虽然集成电路块自己速度很高 ,但由于在底板上用普通的互连线每30cm线长约有2ns的延迟量带来延迟时间的增加可使系统速度大为降低。象移位寄存器同步计数器。 

    这种同步事情部件最好放在同一块插件板上因为到差别插件板上的时钟信号的传输延迟时间不相等可能使移位寄存器产主过失若不可放在一块板上则在同步是要害的地方从公共时钟源连到各插件板的时钟线的长度必须相等四对布线的考虑随着OTNI和星形光纤网的设计完成以后会有更多的100MHz以上的具有高速信号线的板子需要设计这里将介绍高速线的一些基本看法: 

    传输线印制电路板上的任何一条长的信号通路都可以视为一种传输线如果该线的传输延迟时间比信号上升时间短得多那么信号上升期间所产主的反射都将被淹没不再泛起过冲反冲和振铃对现时大大都的MOS电路来说由于上升时间对线传输延迟时间之比大得多所以走线可长以米计而无信号失真而关于速度较快的逻辑电路特别是超高速ECL集成电路来说由于边沿速度的增快若无其它步伐走线的长度必须大大缩短以坚持信号的完整性有两种要领能使高速电路。 

    在相对长的线上事情而无严重的波形失真TTL对快速下降边沿接纳肖特基二极管箝位要领使过冲量被箝制在比地电位低一个二极管压降的电平上这就减少了后面的反冲幅度 ,较慢的上升边沿允许有过冲但它被在电平H状态下电路的相对高的输出阻抗5080所衰减别的由于电平H状态的抗扰度较大使反冲问题并不十分突出对HCT系列的器件若接纳肖特基二极管箝位和串联电阻端接要领相结合其改善的效果将会越创造显。 

    当沿信号线有扇出时在较高的位速率和较快的边沿速率下上述介绍的TTL整形要领显得有些缺乏因为线中保存着反射波它们在高位速率下将趋于合成从而引起信号严重失真和抗滋扰能力降低因此为了解决反射问题在ECL系统中通常使用另外一种要领线阻抗匹配法用这种要领能使反射受到控制信号的完整性获得包管严格他说关于有较慢边沿速度的通例TTL和CMOS器件来说传输线并不是十分需要的。对有较快边沿速度的高速ECL器件传输线也不总是需要的可是当使用传输线时它们具有能预测连线时延和通过阻抗匹配来控制反射和振荡的优点: 

    1、决定是否接纳传输线的基本因素有以下五个它们是1系统信号的沿速率 

    2、连线距离3容性负载(扇出的几多) 

    3、电阻性负载线的端接方法5允许的反冲和过冲百分比交流抗扰度的降低水平2传输线的几种类型 

    (1)同轴电缆和双绞线它们经常用在系统与系统之间的连接同轴电缆的特性阻抗通常有50和75双绞线通常为1102印制板上的微带线微带线是一根带状导(信号线)与地平面之间用一种电介质隔离开如果线的厚度宽度以及与地平面之间的距离是可控制的则它的特性阻抗一ㄇ可以控制的微带线的特性阻抗Z0为式中Er为印制板介质质料的相对介电常数。 

    4、为介电质层的厚度W为线的宽度t为线的厚度单位长度微带线的传输延迟时间仅仅取决于介电常数而与线的宽度或间隔无关。 

    设计者的喜好和系统的要求而定 ,并联端接线的主要优点是系统速度快和信号在线上传输完整无失真长线上的负载 ,既不会影响驱动长线的驱动门的传输延迟时间 ,又不会影响它的信号边沿速度 ,但将使信号沿该长线的传输延迟时间增大在驱动大扇出时负载可经分支短线沿线漫衍而不象串联端接中那样必须把负载集总在线的终端串联端接要领使电路有驱动几条平行负载线的能力串联端接线。由于容性负载所引起的延迟时间增量约比相应并联端接线的大一倍而短线则因容性负载使边沿速度放慢和驱动门延迟时间增大可是串联端接线的串扰比并联端接线的要小其主要原因是沿串联端接线传送的信号幅度。 

    仅仅是二分之一的逻辑摆幅因而开关电流也只有并联端接的开关电流的一半信号能量小串扰也就小 ,二PCB板的布线技术做PCB时是选用双面板照旧多层板要看最高事情频率和电路系统的庞洪水平以及对组装密度的要求来决定在时钟频率凌驾200MHZ时 ,最好选用多层板如果事情频率凌驾350MHz最好选用以聚四氟乙烯作为介质层的印制电路板。因为它的高频衰耗要小些寄生电容要小些传输速度要快些还由于Z0较大而省功耗对印制电路板的走线有如下原则要求1所有平行信号线之间要尽量留有较大的间隔以减少串扰如果有两条相距较近的信号线最幸亏两线之间走一条接地线这样可以起到屏蔽作用。

    (2)设计信号传输线时要制止急拐弯以防传输线特性阻抗的突变而爆发反射 ,要尽量设计成具有一定尺寸的均匀的圆弧线印制线的宽度可凭据上述微带线和带状线的特性阻抗盘算公式盘算印制电路板上的微带线的特性阻抗一般在50120之间要想获得大的特性阻抗线宽 ,必须做得很窄但很细的线条又禁止易制作综合种种因素考虑一般选择68左右的阻抗值比较合适 ,因为选择68的特性阻抗可以在延迟时间和功耗之间抵达最佳平衡一条50的传输线将消耗更多的功率较大的阻抗虽然可以使消耗功率减少 ,但会使传输延迟时间。 

    憎大由于负线电容会造成传输延迟时间的增大和特性阻抗的降低 ,但特性阻抗很低的线段单位长度的本征电容比较大所以传输延迟时间及特性阻抗受负载电容的影响较小。具有适当端接的传输线的一个重要特征是分枝短线对线延迟时间应没有什么影响。当Z0为50时分枝短线的长度必须限制在25cm以内以免泛起很大的振铃。 

    5、关于双面板或六层板中走四层线 ,电路板两面的线要相互笔直以避免相互感应产主串扰。 

    6、印制板上若装有大电流器件如继电器指示灯喇叭等它们的地线最好要离开单独走以减少地线上的噪声 ,这些大电流器件的地线应连到插件板和背板上的一个独立的地总线上去 ,并且这些独立的地线还应该与整个系统的接所在相连接。 

  最后小编增补一下 ,一块好的PCB板需要经过十几二十个压合环节 ,因此一张好的离型质料是很是重要的 ,AG真人平台是一家专门做离型膜、缓冲垫的厂家 ,能为你提供切合种种认证的离型质料。


  来源:21ic

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