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硬件工程師需要了解的PCB設(shè)計問題

發(fā)布時間: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7個方面的問題,比如:在進(jìn)行高速多層PCB設(shè)計時,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:在進(jìn)行高速多層PCB設(shè)計時,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,能否舉幾個例子。
 
答:0402是手機常用;0603是一般高速信號的模塊常用;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:多層板布局時需要注意哪些事項?
 
答:多層板布局時,因為電源和地層在內(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孔確實連到了地平面上,最后是要為一些重要的信號加一些測試點,方便調(diào)試的時候進(jìn)行測量。
 
3問:通孔和盲孔對信號的差異影響有多大?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,通孔在工藝上好實現(xiàn),成本較低,所以一般設(shè)計中都使用通孔。
 
4問:在設(shè)計PCB 時,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)計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置, PCB 疊層的安排,重要聯(lián)機的走法,器件的選擇等。例如時鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對外的連接器,高速信號盡量走內(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(chassis ground)。
 
5問:高速 PCB,布線過程中過孔的避讓如何處理,有什么好的建議?
 
答:高速 PCB,最好少打過孔,通過增加信號層來解決需要增加過孔的需求。
 
6問:在即有模擬電路又有數(shù)字電路的電路中,PCB 板設(shè)計時如何避免互相干擾問題?
 
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,如果干擾特點大或者模擬部分非常敏感,可以考慮用屏蔽罩 。
 
7問:怎樣判斷PCB板設(shè)計時需要多少層?
 
答:從走線密度、BGA和信號3方面考慮:
 
1. 走線密度
 
一般來說,PCB先布局,再來評估板子的層數(shù);布局完后,就可以看到板子的信號流向,走線順不順(考慮交叉線),需要幾個走線層。評估重點在飛線最密集的區(qū)域,因為最密集區(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時候,評估重點在于BGA的深度(就是焊盤至中間焊盤(一般為電源或者地的焊盤)的個數(shù)),BGA焊盤的間距在0.65mm以上的時候,兩個深度的焊盤走一層信號線;
 
3. 信號考慮:
 
基于信號質(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。比如一般來說可以toplayer-signal1-signal2-bottom,但是為了得到更好的、更加穩(wěn)定的信號,可以設(shè)計成toplayer-GND-signal1-signal2-PWM-bottom(但一般都不會這樣,因為成本原因)。
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