一、需硬件提供的資料
1、準確無(wú)誤的原理圖包括書(shū)面文件和電子檔以及無(wú)誤的網(wǎng)絡(luò )表;
2、帶有元件編碼的正式BOM。對于封裝庫中沒(méi)有的元件硬件工程師應提供DATASHEET 或實(shí)物, 并指定引腳的定義順序;
3、提供PCB 大致布局圖或重要單元、核心電路擺放位置。提供PCB 結構圖,應標明PCB 外形、安裝孔、定位元件、禁布區等相關(guān)信息;
二、基本設計要求
1、1A以上大電流元件、網(wǎng)絡(luò );
2、重要的時(shí)鐘信號、差分信號以及高速數字信號;
3、模擬小信號等易被干擾信號;
4、其它特殊要求的信號;
三、特殊要求說(shuō)明
1、差分布線(xiàn)、需屏蔽網(wǎng)絡(luò )、特性阻抗網(wǎng)絡(luò )、等延時(shí)網(wǎng)絡(luò )等;
2、特殊元件的禁止布線(xiàn)區、錫膏偏移、阻焊開(kāi)窗以及其它結構的特殊要求;
3、細閱讀原理圖,了解電路架構,理解電路的工作條件;
4、與硬件工程師充分交流的基礎上,確認PCB 中關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò ),了解高速元件的設計要求;
四、定元器件的封裝
1、打開(kāi)網(wǎng)絡(luò )表,將所有封裝瀏覽一遍,確保所有元件的封裝都正確無(wú)誤并且元件庫中包含所有元件的封裝,網(wǎng)絡(luò )表中所有信息全部大寫(xiě),一面載入出問(wèn)題,或PCB BOM 不連續,元件具體命名按公司規范統一命名;
2、標準元件全部采用公司統一元件庫中的封裝;
3、元件庫中不存在的封裝,應讓硬件工程師提供元件DATASHEET 或實(shí)物由專(zhuān)人建庫并請對方確認;
五、建立PCB 板框
1、根據PCB 結構圖,或相應的模板建立PCB 文件,包括安裝孔、禁布區等相關(guān)信息;
2、尺寸標注。在鉆孔層中應標明PCB 的精確結構,且不可以形成封閉尺寸標注;
六、導入網(wǎng)絡(luò )表
1、導入網(wǎng)表并排除所有載入問(wèn)題,每個(gè)EDA軟件有區別,具體如何處理可以查詢(xún)相關(guān)教程;
2、如果使用EDA軟件,網(wǎng)表須導入兩次以上(沒(méi)有任何提示信息)才可以確認導入無(wú)誤;
七、PCB布局
1、首先要確定參考點(diǎn)。一般參考點(diǎn)都設置在左邊和底邊的邊框線(xiàn)的交點(diǎn)(或延長(cháng)線(xiàn)的交點(diǎn))上或印制板的插件的第一個(gè)焊盤(pán);
2、一但參考點(diǎn)確定以后,元件布局、布線(xiàn)均以此參考點(diǎn)為準。布局推薦使用10-25MIL 網(wǎng)格;
3、根據要求先將所有有定位要求的元件固定并鎖定;
4、布局的基本原則:
① 遵循先難后易、先大后小的原則;
② 布局可以參考硬件工程師提供的原理圖和大致的布局,根據信號流向規律放置主要原器件;
③ 總的連線(xiàn)盡可能的短,關(guān)鍵信號線(xiàn)最短;
④ 強信號、弱信號、高電壓信號和弱電壓信號要完全分開(kāi);
⑤ 高頻元件間隔要充分;
⑥ 模擬信號、數字信號分開(kāi);
5、相同結構電路部分應盡可能采取對稱(chēng)布局;
6、按照均勻分布、重心平衡、版面美觀(guān)的標準來(lái)優(yōu)化布局;
7、同類(lèi)型的元件應該在X 或Y 方向上一致。同一類(lèi)型的有極性分立元件也要力爭在X 或Y 方向上一致,以便于生產(chǎn)和調試;
8、元件的放置要便于調試和維修,大元件邊上不能放置小元件,需要調試的元件周?chē)鷳凶銐虻目臻g。發(fā)熱元件應有足夠的空間以利于散熱。熱敏元件應遠離發(fā)熱元件;
9、雙列直插元件相互的距離要大于2 毫米。BGA 與相臨元件距離大于5 毫米。阻容等貼片小元件元件相互距離大于0.7 毫米。貼片元件焊盤(pán)外側與相臨插裝元件焊盤(pán)外側要大于2 毫米。壓接元件周?chē)? 毫米不可以放置插裝原器件。焊接面周?chē)? 毫米內不可以放置貼裝元件;
10、集成電路的去偶電容應盡量靠近芯片的電源腳,高頻最靠近為原則。使之與電源和地之間形成回路最短;
11、旁路電容應均勻分布在集成電路周?chē)?/span>
12、元件布局時(shí)候,使用同一種電源的元件應考慮盡量放在一起,以便于將來(lái)的電源分;。
13、用于阻抗匹配目的的阻容器件的放置,應根據其屬性合理布局;
① 匹配電容電阻的的布局要分清楚其用法,對于多負載的終端匹配一定要放在信號的最遠端進(jìn)行匹配;
②聯(lián)匹配電阻布局時(shí)候要靠近該信號的驅動(dòng)端,距離一般不超過(guò)500MIL;
14、調整字符。所有字符不可以上盤(pán),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 方向上應一致。字符、絲印大小要統一;
15、放置PCB 的MARK 點(diǎn);
八、PCB布線(xiàn)
1、布線(xiàn)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(zhù)手布線(xiàn),從連線(xiàn)最疏松的區域開(kāi)始布線(xiàn),以調節個(gè)人狀態(tài);
②核心優(yōu)先原則:例如DDR RAM等核心部分應優(yōu)先布線(xiàn),類(lèi)似信號傳輸線(xiàn)應提供專(zhuān)層、電源、地回路;其他次要信號要顧全整體,不可以和關(guān)鍵信號相抵觸;
③關(guān)鍵信號線(xiàn)優(yōu)先:電源、模擬小信號、高速信號、時(shí)鐘信號和同步信號等關(guān)鍵信號優(yōu)先布線(xiàn);
2、地線(xiàn)回路規則:
環(huán)路最小規則,即信號線(xiàn)與其回路構成的環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積越小,對外的輻射越少,接受外界的干擾也越小。針對這一規則, 在地平面分割時(shí),要考慮到地平面與重要信號走線(xiàn)的分布,防止山丁地平面開(kāi)槽等帶來(lái)的問(wèn)題:在雙層板設計中,在為電源留下足夠空間的情況下,應該將留下的部分用參考地填充,增加一些必要的過(guò)孔,將雙面信號有效連接起米,對一些關(guān)鍵信號盡量采用地線(xiàn)隔離,對一些頻率較高的設計,需特別考慮其地平面信號回路問(wèn)題,建議采用多層板為宜;
3、竄擾控制:
PCB上不同網(wǎng)絡(luò )之間因較長(cháng)的平行布線(xiàn)引起的相互干擾,主要是由于平行線(xiàn)間的分布電容和分布電感的作用??朔Z擾的主要措施是加大平行布線(xiàn)的間距,遵循3W規則;
4、屏蔽保護:
對應地線(xiàn)回路規則,實(shí)際上也是為了盡量減小信號的回路面積,多用于一些比較重要的信號,如時(shí)鐘信號,同步信號:對一些特別重要,頻率特別高的信號,應該考慮采用銅軸電纜屏蔽結構設計,即將所布的線(xiàn)上下左右用地線(xiàn)隔離,而且還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實(shí)際地平面有效結合;
5、走線(xiàn)方向控制規則:
相鄰層的走線(xiàn)方向成正交結構,避免將不同的信號線(xiàn)在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾;當由于板結構限制難以避免出現該情況,特別是信號速率較高時(shí),應考慮用地平面隔離各布線(xiàn)層,用地信號線(xiàn)隔離各信號線(xiàn);
6、阻抗匹配規則:
同一網(wǎng)絡(luò )的布線(xiàn)寬度應保持一致, 線(xiàn)寬的變化會(huì )造成線(xiàn)路特性阻抗的不均勻,當傳輸的速度較高時(shí)會(huì )產(chǎn)生反射,在設計中應該盡量避免這種情況。在某些條件下,如接插件引出線(xiàn),BGA封裝的引出線(xiàn)類(lèi)似的結構時(shí),可能無(wú)法避免線(xiàn)寬的變化,應該盡量減少中間不一致部分的有效長(cháng)度;
7、走線(xiàn)長(cháng)度控制規則:
走線(xiàn)長(cháng)度控制規則即短線(xiàn)規則,在設計時(shí)應該盡量讓布線(xiàn)長(cháng)度盡量短,以減少走線(xiàn)長(cháng)度帶來(lái)的干擾問(wèn)題,特別是一些重要信號線(xiàn), 如時(shí)鐘線(xiàn),務(wù)必將其振蕩器放在離器件很近的地方。對驅動(dòng)多個(gè)器件的情況,應根據具體情況決定采用何種網(wǎng)絡(luò )拓樸結構;
8、倒角規則:
PCB設計中應避免產(chǎn)生銳角和直角,產(chǎn)生不必要的輻射,同時(shí)工藝性能也不好。所有線(xiàn)與線(xiàn)的夾角應≥135°;
9、電源與地線(xiàn)層的完整性規則:
對于導通孔密集的區域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區域相互連接,形成對平面層的分割,從而破壞平面層的完整性,并進(jìn)而導致信號線(xiàn)在地層的回路面積增大;
10、3W規則:
為了減少線(xiàn)間竄擾,應保證線(xiàn)間距足夠大,當線(xiàn)中心距不少于3倍線(xiàn)寬時(shí),則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾,稱(chēng)為3W規則。如要達到98%的電場(chǎng)不互相干擾,可使用10W規則;
11、20H規則:
由于電源層與地層之間的電場(chǎng)是變化的,在板的邊緣會(huì )向外輻射電磁干擾。稱(chēng)為邊緣效應??梢詫㈦娫磳觾瓤s,使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內傳導。以一個(gè)H(電源和地之間的介質(zhì)厚度)為單位,若內縮20H 則可以將70%的電場(chǎng)限制在接地邊沿內;內縮100H則可以將98%的電場(chǎng)限制在內;
九、安排疊層順序
1、在高速數字電路中,電源與地層應盡量靠在一起,中間不安排布線(xiàn)。所有布線(xiàn)層都盡量靠近一平面,優(yōu)先選擇地平面作為隔離層;
2、為了減少信號間的干擾,相臨布線(xiàn)層信號走向應相互垂直,如果無(wú)法避免同一方向則應極力避免相臨信號層同一方向的信號重疊;
3、可以根據需求設置幾個(gè)阻抗層,阻抗層要按要求標注清楚,注意參考層的選擇,將所有有阻抗要求的信號安排在阻抗層上面;
十、設置線(xiàn)寬、線(xiàn)距
1、當信號平均電流比較大的時(shí)候,需要考慮線(xiàn)寬與電流的關(guān)系,具體情況可以參考下表,不同厚度、不同寬度的銅鉑的載流表:
2、 過(guò)孔焊盤(pán)與孔徑的設置可以參照下表:
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