PCB Layout基本原则

  • pcb设计画电路边框,边框线与元件引脚焊盘最短距离不能小于2MM,(一般取5MM较合理)否则下料困难;
  • 同一电路板中,电源线.地线比信号线粗;
  • 如果电路系统同时存在数字电路和模拟电路,以及大电流电路,则必须分开布局,使各系统之间藕合达到最小在同一类型电路中,按信号流向及功能,分块,分区放置元件;
  • 输入信号处理单元,输出信号驱动元件应靠近电路板边,使输入输出信号线尽可能短,以减小输入输出的干扰;
  • 元件只能沿水平和垂直两个方向排列;
  • 当元件间电位差较大时,元件间距应足够大,防止出现放电现象;
  • 对于中等密度板,小元件,如小功率电阻,电容,二极管,等分立元件彼此的间距与插件,焊接工艺有关,波峰焊接时,元件间距可以取50-100MIL,(1.27–2.54MM)手工可以大些,如取100MIL,集成电路芯片,元件间距一般为100–150MIL;
  • IC去藕电容要靠近芯片的电源地线引脚,不然滤波效果会变差;
  • 在每一数字集成电路芯片的电源和地之间均放置IC去藕电容,去藕电容一般采用瓷片电容,容量为0.01~0.1UF,去藕电容容量的选择一般按系统工作频率F的倒数选择;
  • 在电路电源的入口处的电源线和地线之间也需加接一个10UF的电容,以及一个0.01UF的瓷片电容;
  • 时钟电路元件尽量靠近单片机芯片的时钟信号引脚,以减小时钟电路的连线长度,且下面最好不要走线;
  • 刚印刷导线电阻大,线上的电压降也就大,影响电路的性能, 线宽太宽,则布线密度不高,板面积增加,除了增加成本外,也不利于小型化;
  • 电流负荷以20A/平方毫米计算,当覆铜箔厚度为0.5MM时(一般为这么多)则1MM(约40MIL)线宽的电流负荷为1A,因此,线宽取1–2.54MM(40–100MIL)能满足一般的应用要求,大功率设备板上的地线和电源,根据功率大小,可适当增加线宽,而在小功率的数字电路上,为了提高布线密度,最小线宽取0.254–1.27MM(10–15MIL)就能满足;

 

电源、地线的处理:
  • 用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。pcb设计培训或是做成多层板,电源,地线各占用一层
  • 众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容
  • 尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,pcb设计通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5mm
  • 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)

 

EMI(电磁干扰)三要素:骚扰源、耦合途径、敏感设备。
分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备着手,采取有效的 技术手段,抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或增加电磁敏感性电平;
控制与管理频谱的使用,依据频率、工作时间、天线方向性等规定工作方式,分析电磁环境并选择布置地域,进行电磁兼容性管理;

 

电磁骚扰源:任何形式的自然或电能装置所发射的电磁能量,能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害,或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害,导致性能降低或失效,即称为电磁骚扰源。
耦合途径:即传输电磁骚扰的通路或媒介。
敏感设备(Victim): 是指当受到电磁骚扰源所发射的电磁量的作用时,会受到伤害的人或其它生物,以及会发生电磁危害,导致性能降低或失效的器件、设备、分系统或系统。许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁骚扰源又是敏感设备。

 

差分
影响差分阻抗的因素有线宽、差分线间距、介质介电常数、介质的厚度(差分线到参考面之间的介质厚度),一般是调整差分线间距和线宽来控制差分阻抗的;
差分走线的一般要求:
  • 等长、等距。等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性,减少共模分量;等距则主要是为了保证两者差分阻抗一致,减少反射。
  • 尽量靠近原则。让差分走线靠近无非是为了增强他们的耦合,既可以提高对噪声的免疫力,还能充分利用磁场的相反极性来抵消对外界的电磁干扰。增大与其它信号走线的间距,电磁场能量是随着距离呈平方关系递减的,一般线间距超过4 倍线宽时,它们之间的干扰就极其微弱了。
  • 通过地平面的隔离也可以起到很好的屏蔽作用,被称为 CPW 结构,可以保证严格的差分阻抗控制(2Z0)。

 

其他
  • 大电流的模块要挨近电源,弱电走向强电;
  • 数字地、模拟地一点共地;
  • 高频的器件电源线、地线要避免长线;
  • 每个数字 ic 电源脚与接地脚之间,以最短路径焊接高频滤波电容,如 CC1 高频瓷介电容,重要部位加钽电容滤波(干扰大的部位用示波器就可以看清楚);

 

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