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第七章
電路板設(shè)計(jì)規(guī)范7.1PCB設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備7.2設(shè)計(jì)流程7.1PCB設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備在設(shè)計(jì)電路板前,需完整無(wú)誤的畫(huà)出電路原理圖,對(duì)原理圖的要求有:(1)需保證原理圖符號(hào)正確無(wú)誤,建議使用國(guó)標(biāo)符號(hào),如為國(guó)際通用符號(hào)亦可,但必須完整表達(dá)元件意義,如在場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部有續(xù)流二極管的則必須將該二極管和場(chǎng)效應(yīng)管作為一個(gè)符號(hào)畫(huà)出,不可只畫(huà)一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管代替,或畫(huà)一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)二極管,如圖7-1-1所示,這兩種方法都是錯(cuò)誤的,它無(wú)法準(zhǔn)確描述一個(gè)元件。7.1PCB設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備(2)需保證連線正確,特別是交叉走線,在不該有接點(diǎn)的地方不可有接點(diǎn),該有的地方必須放置接點(diǎn),需特別注意的是,新版本的AltiumDesigner軟件會(huì)自動(dòng)消除產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn),即在“T”字形連接處會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn),當(dāng)將“T”字形節(jié)點(diǎn)處繼續(xù)放置走線,形成“十”字形時(shí),自動(dòng)產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)會(huì)消除,而舊版本protel不存在該問(wèn)題。在新版本軟件中遇到這種情況時(shí),需手工放置節(jié)點(diǎn),即單擊“放置”丨“手工接點(diǎn)”放置即可。(3)需保證使用封裝正確,即使用能夠購(gòu)買(mǎi)到的元器件的封裝,封裝盡量使用軟件庫(kù)中自帶的封裝,如果沒(méi)有,可使用第四章中的方法設(shè)計(jì),但必須保證設(shè)計(jì)的封裝尺寸與數(shù)據(jù)手冊(cè)中給的尺寸一致。(4)需保證元器件性能達(dá)到電路設(shè)計(jì)需要,特別是特殊應(yīng)用場(chǎng)合的電路,對(duì)元件的性能可能有特殊的要求,如軍品中,對(duì)元器件的溫度范圍要求很寬,一般的商用元件無(wú)法達(dá)到其溫度要求,即使其他性能沒(méi)有問(wèn)題,也不可使用。7.1PCB設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備除了必須保證電路原理圖正確無(wú)誤外,還需考慮如下問(wèn)題:(1)外殼設(shè)計(jì)問(wèn)題:外殼的設(shè)計(jì)與元件的布局直接相關(guān),在布局前,必須提供PCB大致布局圖或重要單元、核心電路擺放位置。提供PCB結(jié)構(gòu)圖,應(yīng)標(biāo)明PCB外形、安裝孔、定位元件、禁布區(qū)等相關(guān)信息。(2)電路中大電流問(wèn)題:需考慮1A以上大電流元件和網(wǎng)絡(luò)的布置、線寬、散熱、阻抗、回路等問(wèn)題。(3)重要信號(hào)問(wèn)題:重要的時(shí)鐘信號(hào)、差分信號(hào)以及高速數(shù)字信號(hào)的布局、布線的處理。模擬小信號(hào)等易被干擾信號(hào)的保護(hù)、放大處理。(4)特殊布線問(wèn)題:差分信號(hào)、需屏蔽網(wǎng)絡(luò)、特性阻抗網(wǎng)絡(luò)、等延時(shí)網(wǎng)絡(luò)等電路的布線處理。(5)PCB特殊要求問(wèn)題:特殊元件的禁止布線區(qū)、錫膏偏移、阻焊開(kāi)窗以及其它結(jié)構(gòu)的特殊要求。7.2設(shè)計(jì)流程1.打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)表,將所用封裝瀏覽一遍,確保所有元件的封裝都正確無(wú)誤并且元件庫(kù)中包含所有需要元件的封裝,網(wǎng)絡(luò)表中所有信息全部大寫(xiě),以免導(dǎo)入出問(wèn)題。Protel軟件在將原理圖導(dǎo)入PCB時(shí)默認(rèn)生成網(wǎng)絡(luò)表,而AltiumDesigner軟件直接導(dǎo)入,默認(rèn)不生成網(wǎng)絡(luò)表,如需查看,需要按照第三章的方法生成網(wǎng)絡(luò)表。2.標(biāo)準(zhǔn)元件全部采用統(tǒng)一元件庫(kù)中的封裝,建議讀者將已在其它設(shè)計(jì)中使用過(guò)準(zhǔn)確無(wú)誤的封裝單獨(dú)提取出,作為自己一個(gè)專(zhuān)用的元件庫(kù),在以后設(shè)計(jì)時(shí)采用,以免封裝混雜而調(diào)出錯(cuò)誤的封裝。3.對(duì)于設(shè)計(jì)單面板所使用元器件的封裝,應(yīng)考慮焊盤(pán)和過(guò)孔與雙面板所使用封裝的差異,筆者建議設(shè)計(jì)成不同的封裝庫(kù),便于設(shè)計(jì)不同類(lèi)型電路板時(shí)調(diào)用。4.元件庫(kù)中不存在的封裝,應(yīng)根據(jù)元件的DATASHEET文件和實(shí)物設(shè)計(jì)封裝,并1:1打印出與實(shí)物對(duì)比,保證設(shè)計(jì)正確。7.2.1規(guī)定元件的封裝7.2設(shè)計(jì)流程1.根據(jù)PCB結(jié)構(gòu)圖、外殼設(shè)計(jì)圖、或相應(yīng)的模板建立PCB文件,包括安裝孔、禁布區(qū)、元件高度限制區(qū)等相關(guān)信息。2.尺寸標(biāo)注。在鉆孔層中應(yīng)標(biāo)明PCB的精確尺寸,且不可以形成封閉尺寸標(biāo)注,在電路板制作時(shí)允許有公差。3.用于機(jī)器焊接的電路板,留出機(jī)器焊接所需的邊條,通常在電路板兩邊加寬至少3mm,如有需要可畫(huà)出微裁線。4.電路板中需要銑槽時(shí),需要考慮槽的寬度,且與板厚相關(guān),過(guò)細(xì)無(wú)法銑出,建議與電路板生產(chǎn)商聯(lián)系。5.在需要放置特定元件的地方,畫(huà)出標(biāo)識(shí),如按鍵、顯示屏、功率元件等。7.2.2建立PCB板框7.2設(shè)計(jì)流程1.導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表并排除所有導(dǎo)入問(wèn)題。常見(jiàn)的導(dǎo)入問(wèn)題有:(1)找不到元件封裝,或找不到元件封裝所在的位置。(2)元件封裝的引腳數(shù)與原理圖元件引腳數(shù)不符。(3)元件封裝調(diào)用的不是想要的庫(kù)里的封裝,這是因?yàn)樽x者設(shè)計(jì)的封裝與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的有差異,如筆者設(shè)計(jì)的0603封裝要比庫(kù)里的標(biāo)準(zhǔn)封裝略大一些,這樣便于手工焊接(機(jī)器焊接時(shí),還是庫(kù)里自帶的封裝比較好,焊錫飽滿度較高),而由于封裝重名,原理圖有默認(rèn)調(diào)用庫(kù),如果找不到默認(rèn)調(diào)用庫(kù),則會(huì)調(diào)用同一工程中打開(kāi)的元件封裝庫(kù)。如果這兩個(gè)庫(kù)的封裝存在差異,就可能會(huì)出錯(cuò)。7.2.3載入網(wǎng)絡(luò)表7.2設(shè)計(jì)流程2.如果使用AltiumDesigner軟件或Protel軟件,網(wǎng)表須載入兩次以上,且兩次均沒(méi)有任何提示信息,才可以確認(rèn)載入無(wú)誤。因?yàn)檐浖?,在設(shè)計(jì)原理圖庫(kù)時(shí),有可能將該元件某個(gè)引腳定義為接某個(gè)網(wǎng)絡(luò),而在原理圖中又接其他網(wǎng)絡(luò),則在導(dǎo)入時(shí),會(huì)來(lái)回更改,且無(wú)錯(cuò)誤提示信息,需特別注意。常見(jiàn)的是74系列元件的電源和地引腳,在軟件提供的庫(kù)中,默認(rèn)接Vcc和GND網(wǎng)絡(luò),如果在畫(huà)電路原理圖時(shí),將該電源引腳接+5V,則就會(huì)存在上述問(wèn)題,讀者可親自體驗(yàn)一下,加深理解。7.2.3載入網(wǎng)絡(luò)表7.2設(shè)計(jì)流程1.首先要確定參考點(diǎn)。一般參考點(diǎn)都設(shè)置在左邊和底邊的邊框線的交點(diǎn)(或延長(zhǎng)線的交點(diǎn))上或印制板的插件的第一個(gè)焊盤(pán)。2.當(dāng)參考點(diǎn)確定以后,元件布局、布線均以此參考點(diǎn)為準(zhǔn)。布局推薦使用25mil網(wǎng)格。3.根據(jù)要求先將所有有定位要求的元件固定并鎖定,如按鍵的位置,散熱元件的位置,接插件的位置等。4.布局的基本原則已在第五章中講解,在此再簡(jiǎn)單總結(jié)一下。(1)遵循先難后易、先大后小的原則。(2)布局可以參考原理圖的布局,根據(jù)信號(hào)流向規(guī)律放置主要元器件。(3)連線盡可能的短,關(guān)鍵信號(hào)線最短。(4)強(qiáng)信號(hào)、弱信號(hào)、高電壓信號(hào)和弱電壓信號(hào)要完全分開(kāi)。(5)高頻元件間隔要充分。(6)模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)分開(kāi)。7.2.4布局7.2設(shè)計(jì)流程5.相同結(jié)構(gòu)電路部分應(yīng)盡可能采取對(duì)稱布局,便于查找對(duì)比。6.按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)優(yōu)化布局。7.同類(lèi)行的元件應(yīng)該在X或Y方向上一致。同一類(lèi)行的有極性分立元件也要力爭(zhēng)在X或Y方向上一致,以便于生產(chǎn)和調(diào)試。8.元件的放置要便于調(diào)試和維修,大元件邊上不能放置小元件,需要調(diào)試的元件周?chē)鷳?yīng)有足夠的空間。發(fā)熱元件應(yīng)有足夠的空間以利于散熱。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。9.雙列直插元件相互的距離要大于2mm。BGA與相鄰元件距離大于5mm。阻容等小體積貼片元件相互距離大于0.7mm。貼片元件焊盤(pán)外側(cè)與相臨插裝元件焊盤(pán)外側(cè)要大于2mm。壓接元件周?chē)?mm不可以放置插裝原器件。焊接面周?chē)?mm內(nèi)不可以放置貼裝元件。10.集成電路的去耦電容應(yīng)盡量靠近芯片的電源腳,高頻電路最靠近為原則。使之與電源和地之間形成回路最短。7.2.4布局7.2設(shè)計(jì)流程11.旁路電容應(yīng)均勻分布在集成電路周?chē)?2.元件布局的時(shí)候,使用同一種電源的元件應(yīng)考慮盡量放在一起,以便于將來(lái)的電源分割。13.用于阻抗匹配目的的阻容器件的放置,應(yīng)根據(jù)其屬性合理布局。對(duì)于多負(fù)載的終端匹配一定要放在信號(hào)的最遠(yuǎn)端進(jìn)行匹配。14.調(diào)整字符。所有字符不可以放置在焊盤(pán)上,要保證裝配以后還可以清晰看到字符信息。所有字符在X或Y方向上應(yīng)一致。字符、絲印大小要統(tǒng)一。15.放置PCB的MARK點(diǎn),便于機(jī)器貼裝定位,對(duì)于多引腳的表貼元件,必須在其邊上再放置一個(gè)MARK點(diǎn),提高定位精度。16.放置其它重要標(biāo)志,如在電路板高壓部分放置“
”標(biāo)志,提醒電路板調(diào)試維修人員注意安全。7.2.4布局7.2設(shè)計(jì)流程1.層順序的安排,在第六章中已講解其安排方法,在此再提及幾個(gè)常用排布技巧。(1)在高速數(shù)字電路中,電源與地層應(yīng)盡量靠在一起,中間不安排布線。所有布線層都盡量靠近一個(gè)平面,優(yōu)先選擇地平面作為隔離層。(2)為了減少信號(hào)間的干擾,相鄰布線層信號(hào)走向應(yīng)相互垂直,如果無(wú)法避免同一方向則應(yīng)盡量避免相鄰信號(hào)層同一方向的信號(hào)重疊。(3)可以根據(jù)需求設(shè)置幾個(gè)阻抗層,阻抗層要按要求標(biāo)注清楚,注意參考層的選擇,將所有有阻抗要求的信號(hào)安排在阻抗層上面。7.2.5設(shè)置規(guī)則7.2設(shè)計(jì)流程2.線寬和線間距的設(shè)置(1)當(dāng)信號(hào)平均電流比較大的時(shí)候,需要考慮線寬與電流的關(guān)系,具體情況可以參考表7-2-1。7.2.5設(shè)置規(guī)則銅箔厚度線寬銅皮厚度35銅皮△T=10℃銅皮厚度50銅皮△T=10℃銅皮厚度70銅皮△T=10℃0.15(mm)0.20(A)0.50(A)0.70(A)0.20(mm)0.55(A)0.70(A)0.90(A)0.30(mm)0.80(A)1.10(A)1.30(A)0.40(mm)1.10(A)1.35(A)1.70(A)0.50(mm)1.35(A)1.70(A)2.00(A)0.60(mm)1.60(A)1.90(A)2.30(A)0.80(mm)2.00(A)2.40(A)2.80(A)1.00(mm)2.30(A)2.60(A)3.20(A)1.20(mm)2.70(A)3.00(A)3.60(A)1.50(mm)3.20(A)3.50(A)4.20(A)2.00(mm)4.00(A)4.30(A)5.10(A)2.50(mm)4.50(A)5.10(A)6.00(A)7.2設(shè)計(jì)流程(2)信號(hào)線設(shè)定:當(dāng)單板的密度越高越傾向于使用更細(xì)的線寬和更小的線間距。(3)電路工作電壓:線間距的設(shè)置應(yīng)考慮其介電強(qiáng)度。(4)可靠性要求較高的時(shí)候應(yīng)使用較寬的布線和較大的線間距。(5)有阻抗要求的信號(hào)線,應(yīng)計(jì)算其線寬、線間距并選好參考層,且其壓層順序和層厚度一旦定下來(lái)就不可以再更改。7.2.5設(shè)置規(guī)則7.2設(shè)計(jì)流程7.2.5設(shè)置規(guī)則3.過(guò)孔設(shè)置(1)過(guò)孔焊盤(pán)與孔徑的設(shè)置可以參照表7-2-2??讖?.15mm8mil12mil16mil20mil24mil32mil40mil焊盤(pán)直徑0.45mm24mil30mil32mil40mil48mil60mil62mil(2)BGA表貼焊盤(pán)、過(guò)孔焊盤(pán)、過(guò)孔孔徑可以參照表7-2-3,更小節(jié)距的BGA,根據(jù)具體情況結(jié)合PCB廠的生產(chǎn)工藝設(shè)定。BGA節(jié)距50mil1mm0.8mm0.7mmBGA焊盤(pán)直徑25mil0.5mm0.35mm0.35mm過(guò)孔孔徑12mil8mil0.15mm0.15mm過(guò)孔焊盤(pán)直徑25mil24mil0.45mm0.35mm線寬/線間距8mil/8mil6mil/6mil0.12mm/0.11mm0.12mm/0.11mm7.2設(shè)計(jì)流程7.2.5設(shè)置規(guī)則(3)盲孔和埋孔盲孔是連接表層和內(nèi)層而不貫穿的過(guò)孔,埋孔是內(nèi)層與內(nèi)層連接,而表層看不到的過(guò)孔。這兩種過(guò)孔尺寸可以參照普通過(guò)孔來(lái)設(shè)置。應(yīng)用盲孔和埋孔設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與PCB生產(chǎn)廠取得聯(lián)系,根據(jù)具體工藝要求來(lái)設(shè)定。(4)徑厚比電路板的板厚決定了該板的最小過(guò)孔,板厚孔徑比應(yīng)小于10~12,常見(jiàn)電路板厚度與最小過(guò)孔關(guān)系如表7-2-4所示。板厚1.0mm以下1.6mm2.0mm2.5mm3.0mm最小過(guò)孔8mil8mil8mil12mil16mil焊盤(pán)直徑24mil24mil24mil30mil32mil7.2設(shè)計(jì)流程7.2.5設(shè)置規(guī)則4.測(cè)試孔測(cè)試孔可以兼做導(dǎo)通孔使用,焊盤(pán)直徑應(yīng)不小于25mil,測(cè)試孔中心距應(yīng)不小于50mil。測(cè)試孔應(yīng)避免放置在芯片底下。5.特殊布線規(guī)則設(shè)定特殊布線規(guī)則設(shè)定主要是指某些特殊區(qū)域需要用到不同于一般設(shè)置的布線參數(shù)。如某些高密度元件需要用到較細(xì)的線寬、較小的線間距和較小的過(guò)孔,某些網(wǎng)絡(luò)的布線參數(shù)需要調(diào)整等。在布線前需要將所有規(guī)則加以設(shè)置和確認(rèn)。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.5設(shè)置規(guī)則6.平面的定義與分割(1)平面層一般用于電路的電源和地層(參考層),由于電路中可能用到不同的電源和地層,需要對(duì)電源層和地層進(jìn)行分隔,其分隔寬度要考慮不同電源之間的電位差,電位差大于12V時(shí),分隔寬度大于50mil,反之,可選20mil~25mil,對(duì)于小面積電路板(如內(nèi)存條),可以使用小到15mil寬的分割線。條件允許的情況下,分隔線應(yīng)盡量的寬。(2)平面分隔要考慮高速信號(hào)回流路徑的完整性。(3)當(dāng)高速信號(hào)的回流路徑遭到破壞時(shí),應(yīng)當(dāng)在其它布線層給予補(bǔ)償。例如可用接地的銅箔將該信號(hào)網(wǎng)絡(luò)包圍,以提供信號(hào)的地回路。(4)平面分割后,要確認(rèn)沒(méi)有形成孤立的分割區(qū)域,實(shí)際有效區(qū)域應(yīng)足夠?qū)挕?.2設(shè)計(jì)流程7.2.6PCB布線1.布線優(yōu)先次序(1)密度疏松原則:從印制板上連接關(guān)系簡(jiǎn)單的器件著手布線,從連線最疏松的區(qū)域開(kāi)始布線。(2)核心優(yōu)先原則:例如DDR、RAM等核心部分應(yīng)優(yōu)先布線,類(lèi)似信號(hào)傳輸線應(yīng)提供專(zhuān)用層、電源、地回路。其他次要信號(hào)要顧全整體,不可以和關(guān)鍵信號(hào)相抵觸。(3)關(guān)鍵信號(hào)線優(yōu)先:電源、采樣信號(hào)、保護(hù)信號(hào)、模擬小信號(hào)、高速信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先布線。2.盡量為時(shí)鐘信號(hào)、高頻信號(hào)、敏感信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)提供專(zhuān)門(mén)的布線層,并保證其最小的回路面積。應(yīng)采取手工優(yōu)先布線、屏蔽和加大安全間距等方法,保證信號(hào)質(zhì)量。3.電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差,應(yīng)避免布置對(duì)干擾敏感的信號(hào)。4.有阻抗控制要求的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)布置在阻抗控制層上,相同阻抗的差分網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用相同的線寬和線間距。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則1.環(huán)路最小規(guī)則7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則2.串?dāng)_控制串?dāng)_是指PCB上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長(zhǎng)的平行布線引起的相互干擾,主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用??朔?dāng)_的主要措施是:(1)加大平行布線的間距,遵循3W規(guī)則。(2)在平行線間插入接地的隔離線。(3)減少布線層與地平面的距離。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則3.屏蔽保護(hù)7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則4.走線方向控制規(guī)則相鄰層的走線方向成正交結(jié)構(gòu),避免將不同的信號(hào)線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間串?dāng)_;當(dāng)由于板結(jié)構(gòu)限制(如某些背板)難以避免出現(xiàn)該情況,特別是信號(hào)速率較高時(shí),應(yīng)考慮用地平面隔離各布線層,用地信號(hào)線隔離各信號(hào)線。5.走線的開(kāi)環(huán)檢查規(guī)則一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線,主要是為了避免產(chǎn)生“天線效應(yīng)”,減少不必要的干擾輻射和接收,否則可能帶來(lái)不可預(yù)知的結(jié)果。6.阻抗匹配檢查規(guī)則同一網(wǎng)絡(luò)的布線寬度應(yīng)保持一致,線寬的變化會(huì)造成線路特性阻抗的不均勻,當(dāng)傳輸?shù)乃俣容^高時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射,在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免這種情況。在某些條件下,如接插件引出線,BGA封裝的引出線等類(lèi)似的結(jié)構(gòu)時(shí),可能無(wú)法避免線寬的變化,應(yīng)該盡量減少中間不一致部分的有效長(zhǎng)度。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則7.走線閉環(huán)檢查規(guī)則防止信號(hào)線在不同層間形成自環(huán)。在多層板設(shè)計(jì)中容易發(fā)生此類(lèi)問(wèn)題,自環(huán)將引起輻射干擾,如圖7-2-3所示。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則8.走線最短規(guī)則在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量讓布線長(zhǎng)度盡量短,以減少走線長(zhǎng)度帶來(lái)的干擾問(wèn)題,特別是一些重要信號(hào)線,如時(shí)鐘線,務(wù)必將其振蕩器放在離器件很近的地方,如圖7-2-4所示。對(duì)驅(qū)動(dòng)多個(gè)器件的情況,應(yīng)根據(jù)具體情況決定采用何種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則9.倒角規(guī)則PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角,防止產(chǎn)生不必要的輻射。所有線與線的夾角應(yīng)≥135°,如圖7-2-5所示。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則10.器件去耦規(guī)則(1)在印制板上增加必要的去耦電容,濾除電源上的干擾信號(hào),使電源信號(hào)穩(wěn)定,在多層板中,對(duì)去耦電容的位置一般要求不太高,但對(duì)雙層板,去耦電容的布局及電源的布線方式將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有時(shí)甚至關(guān)系到設(shè)計(jì)的成敗,如圖7-2-6所示。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則(2)在雙層板設(shè)計(jì)中,一般應(yīng)該使電流先經(jīng)過(guò)濾波電容濾波再供器件使用,同時(shí)還要充分考慮到由于器件產(chǎn)生的電源噪聲對(duì)下游器件的影響,一般來(lái)說(shuō),采用總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較好,在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到由于傳輸距離過(guò)長(zhǎng)而帶來(lái)的電壓跌落給器件造成的影響,必要時(shí)增加一些電源濾波環(huán)路,避免產(chǎn)生電位差。(3)在高速電路設(shè)計(jì)中,能否正確地使用去耦電容,關(guān)系到整個(gè)電路的穩(wěn)定性。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則11.濾波電容的配置規(guī)則(高速電路設(shè)計(jì)參考)(1)高頻濾波電容的配置①小于10個(gè)輸出的小規(guī)模集成電路,工作頻率≤50MHz時(shí),至少配接一個(gè)0.1μF的濾波電容。工作頻率≥50MHz時(shí),每個(gè)電源引腳配接一個(gè)0.1μF的濾波電容。②對(duì)于中大規(guī)模集成電路,每個(gè)電源引腳配接一個(gè)0.1μF的濾波電容。對(duì)電源引腳冗余量較大的電路也可按輸出引腳的個(gè)數(shù)計(jì)算配接電容的個(gè)數(shù),每5個(gè)輸出配接一個(gè)0.1μF濾波電容。③對(duì)沒(méi)有有源器件的區(qū)域,每至少配接一個(gè)0.1μF。④對(duì)于超高頻電路,每個(gè)電源引腳配接一個(gè)1000pF的濾波電容。對(duì)電源引腳冗余量較大的電路也可按輸出引腳的個(gè)數(shù)計(jì)算配接電容的個(gè)數(shù),每5個(gè)輸出配接一個(gè)1000pF濾波電容。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則⑤專(zhuān)用電路可參照數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦的濾波電容配置。⑥對(duì)于有多種電源存在的電路或區(qū)域,應(yīng)對(duì)每種電源分別按①、②和③條配接濾波電容。⑦高頻濾波電容應(yīng)盡可能靠近IC電路的電源引腳處。⑧濾波電容引腳至需濾波IC芯片電源引腳的連線應(yīng)采用≥0.3mm的粗線連接,互連長(zhǎng)度應(yīng)≤1.27mm。(2)低頻濾波電容的配置①每5只高頻濾波電容至少配接一只10μF低頻的濾波電容;②每5只10μF至少配接兩只47μF低頻的濾波電容;③每范圍內(nèi),至少配接1只220μF或470μF低頻濾波電容;④每個(gè)模塊電源出口周?chē)鷳?yīng)至少配置2只220μF或470μF電容,如空間允許,應(yīng)適當(dāng)增加電容的配置數(shù)量;⑤低頻的濾波電容應(yīng)圍繞被濾波的電路均勻放置。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則12.器件布局分區(qū)/分層規(guī)則(1)主要是為了防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾,同時(shí)盡量縮短高頻部分的布線長(zhǎng)度,高速電路在最內(nèi)部,用于處理高速信號(hào),盡量減小對(duì)外干擾。(2)對(duì)混合電路,也有將模擬電路與數(shù)字電路分別布置在印制板的兩面,分別使用不同的層布線,中間用地層隔離的方式。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則13.孤立銅區(qū)控制規(guī)則孤立銅區(qū)也叫銅島,它的出現(xiàn),將帶來(lái)一些不可預(yù)知的問(wèn)題,因此將孤立銅區(qū)與別的信號(hào)相連(通常為地),如圖7-2-7所示,有助于改善信號(hào)質(zhì)量。通常是將孤立銅區(qū)接地或刪除。在實(shí)際的制作中,PCB廠家將一些板的空置部分增加了一些銅箔,這主要是為了方便電路板加工,同時(shí)對(duì)防止印制板翹曲也有一定的作用。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則14.電源與地線層的完整性規(guī)則對(duì)于導(dǎo)通孔密集的區(qū)域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接,形成對(duì)平面層的分割,從而破壞平面層的完整性,導(dǎo)致信號(hào)線在地層的回路面積增大。15.重疊電源與地線層規(guī)則不同電源層在空間上要避免重疊,主要是為了減少不同電源之間的干擾,特別是一些電壓相差很大的電源之間,電源平面的重疊問(wèn)題一定要設(shè)法避免,難以避免時(shí)可考慮中間增加隔地層。7.2設(shè)計(jì)流程7.2.7PCB布線一般規(guī)則16.3W規(guī)則
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