在高質(zhì)量PCB設(shè)計(jì)應(yīng)該注意那些事項(xiàng)？
時間：2017/5/2 9:14:02
組件布置合理是設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的PCB圖的根本前提。關(guān)于組件布置的請求主要有裝置、受力、受熱、信號、美觀六方面的請求。
1.組件布置
組件布置合理是設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的PCB圖的根本前提。關(guān)于組件布置的請求主要有裝置、受力、受熱、信號、美觀六方面的請求。
1.1.裝置
指在詳細(xì)的應(yīng)用場所下，為了將電路板順利裝置進(jìn)機(jī)箱、外殼、插槽，不致發(fā)作空間干預(yù)、短路等事故，并使指定接插件處于機(jī)箱或外殼上的指定位置而提出的一系列根本請求。這里不再贅述。
1.2.受力
電
路板應(yīng)能接受裝置和工作中所受的各種外力和震動。為此電路板應(yīng)具有合理的外形，板上的各種孔(螺釘孔、異型孔)的位置要合理布置。普通孔與板邊間隔至少要
大于孔的直徑。同時還要留意異型孔形成的板的最單薄截面也應(yīng)具有足夠的抗彎強(qiáng)度。板上直接"伸"出設(shè)備外殼的接插件特別要合理固定，保證長期運(yùn)用的牢靠
性。
1.3.受熱
關(guān)于大功率的、發(fā)熱嚴(yán)重的器件，除保證散熱條件外，還要留意放置在恰當(dāng)?shù)奈恢谩Ｌ貏e在精細(xì)的模仿系統(tǒng)中，要格外留意這些器件產(chǎn)生的溫度場對脆弱的前級放大電路的不利影響。普通功率十分大的局部應(yīng)單獨(dú)做成一個模塊，并與信號處置電路間采取一定的熱隔離措施。
1.4.信號
信號的干擾PCB幅員設(shè)計(jì)中所要思索的最重要的要素。幾個最根本的方面是：弱信號電路與強(qiáng)信號電路分開以至隔離;交流局部與直流局部分開;高頻局部與低頻局部分開;留意信號線的走向;地線的布置;恰當(dāng)?shù)钠帘�、濾波等措施。這些都是大量的論著重復(fù)強(qiáng)調(diào)過的，這里不再反復(fù)。
1.5.美觀
不
僅要思索組件放置的劃一有序，更要思索走線的漂亮流利。由于普通外行人有時更強(qiáng)調(diào)前者，以此來片面評價(jià)電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，為了產(chǎn)品的形象，在性能請求不苛刻
時要優(yōu)先思索前者。但是，在高性能的場所，假如不得不采用雙面板，而且電路板也封裝在里面，平�？床灰�，就應(yīng)該優(yōu)先強(qiáng)調(diào)走線的美觀。下一小節(jié)將會詳細(xì)討論
布線的"美學(xué)"。
2.布線準(zhǔn)繩
下面細(xì)致引見一些文獻(xiàn)中不常見的抗干擾措施。思索到實(shí)踐應(yīng)用中，特別是產(chǎn)品試制中，仍大量采用雙面板，以下內(nèi)容主要針對雙面板。
2.1.布線"美學(xué)"
轉(zhuǎn)彎時要防止直角，盡量用斜線或圓弧過渡。
走線要劃一有序，分門別類集中排列，不只能夠防止不同性質(zhì)信號的互相干擾，也便于檢查和修正。 關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)，同一陣營的信號線(如數(shù)據(jù)線、地址線)之間不用擔(dān)憂干擾的問題，但相似讀、寫、時鐘這樣的控制性信號，就應(yīng)該獨(dú)來獨(dú)往，最好用地線維護(hù)起來。
大面積鋪地(下面會進(jìn)一步闡述)時，地線(其實(shí)應(yīng)該是地"面")與信號線間盡量堅(jiān)持合理的相等間隔，在避免短路、漏電的前提下盡量靠近。
關(guān)于弱電系統(tǒng)，地線與電源線要盡量靠近。
運(yùn)用表貼組件的系統(tǒng)，信號線盡量全走正面。
2.2.地線布置
文獻(xiàn)中對地線的重要性及布置準(zhǔn)繩有很多闡述，但關(guān)于實(shí)踐PCB中的地線排布依然缺乏細(xì)致精確的引見。我的經(jīng)歷是，為了進(jìn)步系統(tǒng)的牢靠性(而不只是做出一個實(shí)驗(yàn)樣機(jī))，對地線無論怎樣強(qiáng)調(diào)都不為過，特別是在微小信號處置中。為此，必需不遺余力地貫徹"大面積鋪地"的準(zhǔn)繩。
鋪
地時，普通必需是網(wǎng)格狀地，除非那些被其它線路分割出來的零星地盤。網(wǎng)格狀地的受熱性能和高頻導(dǎo)電性能都要大大優(yōu)于整塊的地線。在雙面板布線中，有時為了
走信號線，不得不將地線分割開，這關(guān)于堅(jiān)持足夠低的地電阻是極為不利的。為此，必需采用一系列的"小聰明"手腕來保證地電流的"通暢"。這些技巧包括：
大量運(yùn)用外表貼裝組件，省去焊孔所占用的"原本"應(yīng)屬于地線的空間。
充沛應(yīng)用正面空間：在大量運(yùn)用外表貼裝組件的場所下，設(shè)法使信號線盡量走頂層，將底層"無私"地讓給地線，這其中又觸及到無數(shù)細(xì)碎的小訣竅，自己拙作《PCB技巧之一：交流管腳》中就有一招，還有很多相似的法術(shù)，以后會陸續(xù)寫出。
合理布置信號線，將板上的重要地帶，特別是"腹地"(這里關(guān)系到整個板地線的溝通)"讓"給地線，只需精心設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)還是能做到的。
正
面與背面的配合：有時在板的某一面，地線真實(shí)是"走投無路"了，這時可設(shè)法使兩面的布線互相諧和，"此處不留爺，自有留爺處"，在背面的相對應(yīng)位置空出一
塊足夠的地盤鋪設(shè)地線，再經(jīng)過數(shù)量足夠、位置合理的過孔(思索到過孔有較大的電阻)，經(jīng)過這?quot;橋梁"將被橫行而過的信號線強(qiáng)行分割卻又戀戀不
舍、盼望統(tǒng)一的兩岸連成一個導(dǎo)電性能足夠的整體。
狗
急跳墻的著數(shù)：真實(shí)滕不出中央而又不甘心龐大的地線被區(qū)區(qū)一根信號線攔腰切斷時，就讓
這個信號冤枉一點(diǎn)，走跨接線吧。有時，我不甘心僅僅拉一根光禿禿的導(dǎo)線，這個信號恰恰又要經(jīng)過一個電阻或其它"長腳"的器件，我就能夠名正言順的延長這個
器件的管腳，使之兼任跨接線的職務(wù)，既經(jīng)過了信號，又防止了跨接線這個不面子的稱謂:-(當(dāng)然，在大多數(shù)狀況下，我總能夠讓這樣的信號從適宜的中央經(jīng)過而
防止與地線的穿插，獨(dú)一需求的是察看力和想象力。
最少的準(zhǔn)繩：地電流的途徑要合理，大電流與微小的信號電流決不能并肩行進(jìn)。有時，選擇合理的途徑，一個排的地線抵得上不合理配置的一個集團(tuán)軍。
最
后，順便闡明一點(diǎn)，有一句名言："你能夠置信你的母親，但永遠(yuǎn)不要置信你的地"。在極微小信號處置的場所(微伏以下)，即便不擇手腕保證了地電位的分歧，
電路上關(guān)鍵點(diǎn)的地電位差異依然要超越被處置信號的幅度，至少是同一量級，即便靜態(tài)電位適宜了，瞬時的電位差依然可能很大。關(guān)于這樣的場所，首先要在原理上
使電路的工作盡可能的不依賴于地電位。
2.3.電源線布置與電源濾波
普
通的文獻(xiàn)都認(rèn)
為電源線應(yīng)盡可能粗，對此我不敢完整茍同。只要在大功率(1秒內(nèi)均勻電源電流可能到達(dá)1A)的場所，才必需保證足夠的電源線寬度(我的經(jīng)歷，每1A電流對
應(yīng)50mil可以滿足大多數(shù)場所的需求)。假如只為了避免信號的竄擾的話，電源線的寬度不是關(guān)鍵。以至，有時細(xì)一些的電源線更有利!電源的質(zhì)量普通主要不
在于其絕對值，而在于電源的動搖和迭加的干擾。處理電源干擾的關(guān)鍵在于濾波電容!假如你的應(yīng)用場所對電源質(zhì)量確實(shí)有苛刻的請求，就不要吝嗇濾波電容的錢!
運(yùn)用濾波電容時要留意以下幾條：
整
個電路的電源輸入端應(yīng)該有"總"的濾波措施，而且各品種型的電容要相互搭配，"一樣都不能少"，至少不
會壞事的J關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)至少要有100uF電解+10uF片鉭+0.1uF貼片+1nF貼片。較高頻(100kHz)100uF電解+10uF片
鉭+0.47uF貼片+0.1uF貼片。交流模仿系統(tǒng)：關(guān)于直流及低頻模仿系統(tǒng)：1000uF|1000uF電解+10uF片鉭+1uF貼片+0.1uF
貼片。
每
個重要芯片身邊都應(yīng)該有"一套"濾波電容。關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)，一個0.1uF貼片普通就夠了，重要的或工作電流較大的芯片還應(yīng)并上一
個10uF片鉭或1uF貼片，工作頻率最高的芯片(CPU、晶振)還要并10nF|470pF或一個1nF。該電容應(yīng)盡可能接近芯片的電源管腳并盡可能直
接銜接，越小的應(yīng)越靠近。
關(guān)
于芯片濾波電容，以內(nèi)(濾波電容至芯片電源管腳)的一段應(yīng)盡可能粗，如能采用多根細(xì)線并排就更好。有了濾波電
容提供低(交流)阻抗電壓源并抑止交流耦合干擾，電容管腳以外(指從總電源至濾波電容的一段)的電源線就不那幺重要了，線寬不用太粗，至少不用為此占用大
量的板面積。某些模仿系統(tǒng)中還請求電源輸入采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)一步抑止干擾，而較細(xì)的電源線有時恰恰就兼具RC濾波器中電阻的作用，反而有利。
關(guān)于工作溫度變化范圍較大的系統(tǒng)，要留意鋁電解電容在低溫下性能會降低以至喪失濾波作用，此時要用恰當(dāng)?shù)你g電容替代之。例如，用100uF鉭|1000uF鋁替代470uF鋁，或用22uF片鉭替代100uF鋁。
留意鋁電解電容不要離大功率發(fā)熱器件太近。
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