Дизайн PCB - 105 Золотое правило дизайна PCB.

В проектировании электроники компоновка и проводка PCB являются наиболее важными шагами. Качество компоновки PCB и проводки будет напрямую влиять на производительность схемы. В настоящее время, хотя существует много программного обеспечения для автоматической компоновки и проводки PCB, по мере того, как частота сигнала продолжает расти, инженерам необходимо понять самые основные принципы и методы компоновки и проводки PCB, чтобы сделать их дизайн идеальным. PCB (Printed Circuit Board) Layout 100 Questions « охватывает основные принципы и методы проектирования, связанные с макетом и проводкой PCB, и отвечает на сложные вопросы о макете PCB в форме вопросов и ответов. Это очень редкое практическое чтение для дизайнеров PCB.

Золотое правило дизайна PCB 105.

На какие вопросы следует обратить внимание при подключении высокочастотного сигнала?

Ответ 1. Сопоставление сопротивлений сигнальных линий;

2. Космическая изоляция от других сигнальных линий;

3. Для цифровых высокочастотных сигналов эффект дифференциальной линии будет лучше;

2 [Проблема] В компоновке платы, если провод плотный, может быть больше перфорации, что, конечно, влияет на электрические свойства платы. Как улучшить электрические свойства плат?

Ответ: Для низкочастотных сигналов перфорация не имеет значения. Для высокочастотных сигналов минимизируйте перфорации. Если линий больше, можно рассмотреть многослойные пластины;

3 [Q] Лучше ли добавить больше развязывающих конденсаторов на панель?

Ответ: Для развязывания конденсаторов требуется соответствующее значение в нужном месте. Например, добавляя его к порту питания аналогового устройства, вам нужно использовать различные значения емкости для фильтрации рассеянных сигналов на разных частотах;

4 [Q] Каковы критерии хорошей доски?

Ответ: Разумная компоновка, достаточное резервирование питания линии электропитания, высокочастотное импедансное сопротивление, низкочастотная проводка проста.

5 [Q] Каково влияние сквозных и слепых отверстий на разность сигналов? Каковы применимые принципы?

Ответ: Использование слепых или погребенных отверстий является эффективным способом повышения плотности многослойной пластины, уменьшения количества слоев и размеров пластины, а также значительного уменьшения количества отверстий для покрытия. Но, в отличие от этого, сквозные отверстия легко реализуются технологически и дешевле, поэтому при проектировании обычно используются сквозные отверстия.

6 [проблема] Когда дело доходит до модульной гибридной системы, кто - то предлагает разделить электрический слой, плоскость заземления должна быть покрыта медью, другие предлагают разделить электрический заземление, в зажимах питания соединяются разные заземления, но это возвращает сигнал. Путь далеко, Как выбрать метод, подходящий для конкретного применения?

Ответ: Если у вас есть высокочастотная линия сигнала > 20 МГц, а длина и количество относительно велики, то для этого аналогового высокочастотного сигнала требуется по крайней мере два слоя. Слой сигнальной линии, слой заземления большой площади, слой сигнальной линии должен быть достаточно перфорирован для заземления. Цель заключается в том, чтобы:

Для аналоговых сигналов это обеспечивает полное соответствие передающей среды и сопротивления;

плоскость заземления изолирует аналоговый сигнал от других цифровых сигналов;

3. контур заземления достаточно мал, потому что вы делаете много перфораций, а заземление - большая плоскость.

7 [Проблема] В монтажной плате модуль ввода сигнала находится слева от PCB, а MCU справа. Затем, когда компоновка выполняется, стабильный чип питания помещается рядом с плагином (IC питания выводит 5 В после относительно длинного пути). Чтобы добраться до MCU, или разместить IC питания справа от центра (выход 5V от IC питания относительно короток и не может достичь MCU, но входной провод питания проходит через относительно длинную пластину PCB)? Или есть лучшая планировка?

Во - первых, является ли так называемый модуль ввода сигнала аналоговым устройством? Если речь идет о аналоговом устройстве, рекомендуется, чтобы ваша схема питания, насколько это возможно, не влияла на целостность сигнала аналоговой части. Поэтому есть несколько моментов, которые необходимо рассмотреть (1) Во - первых, является ли ваш чип стабилизатора напряжения относительно чистым источником питания с меньшими волнами текстуры. Для питания аналоговой части требования к питанию относительно высоки. (2) Независимо от того, является ли аналоговая часть одним и тем же источником питания, что и ваш MCU, при проектировании высокоточных схем рекомендуется отделить аналоговую и цифровую части источника питания. (3) Необходимо учитывать источник питания цифровой части, чтобы свести к минимуму воздействие на часть аналоговой схемы.

8 « Проблемы» В применении высокоскоростных сигнальных цепей несколько ASIC имеют аналоговые и цифровые места. Земля отделена или нет? Каковы существующие руководящие принципы? Какой лучше?

Ответ: Пока никаких выводов нет. В нормальных условиях вы можете обратиться к инструкциям по чипу. Все руководства по гибридным чипам ADI рекомендуют вам схемы заземления, некоторые из которых предназначены для общего заземления, а другие - для изоляции. Это зависит от дизайна чипа.

9 [Q] Когда следует учитывать равнодлину линии? Если вы хотите рассмотреть возможность использования равнодлинного кабеля, какова самая большая разница между длиной двух сигнальных линий? Как рассчитать?

Ответьте на вычислительную идею дифференциальной линии: если вы передаете синусоидальный сигнал, ваша разница длины равна половине длины волны его передачи, а фазовая разница составляет 180 градусов. На данный момент оба сигнала полностью нейтрализованы. Таким образом, разница в длине в это время является максимумом. Аналогично, разность сигнальных линий должна быть меньше этого значения.

10 [Вопрос] Какая ситуация подходит для высокоскоростного змеиного маршрута? Существуют ли какие - либо недостатки, например, для дифференциальных линий распределения требуется, чтобы два набора сигналов были ортогональными.

Ответ: Из - за разных применений змеевидная проводка имеет разные функции:

(1) Если на компьютерной плате появляется змеевидная линия, она в основном выполняет функцию соответствия фильтрующей индуктивности и сопротивления, чтобы улучшить антиинтерференционную способность схемы. Змеиный след в материнской плате компьютера в основном используется для некоторых тактовых сигналов, таких как PCI Clk, AGPCIK, IDE, DIMM и другие сигнальные линии.

(2) Помимо индуктивности фильтра, он также может использоваться в качестве индуктивной катушки радиоантенны и т. Д. Например, он используется в качестве индуктора в 2,4G - рации.

(3) Требования к длине проводов для некоторых сигналов должны быть строго равными. Эквивалентная длина высокоскоростной цифровой PCB - платы предназначена для поддержания разности задержки каждого сигнала в пределах одного диапазона, чтобы обеспечить достоверность данных, которые система читает в течение одного и того же цикла (данные следующего цикла будут неправильно прочитаны, когда разница задержки превышает один цикл). Например, в архитектуре INTELHUB есть 13 HUBLink, которые используют частоты 233 МГц. Их длина должна быть строго равной, чтобы устранить скрытые опасности, вызванные задержкой во времени. Обмотка - единственное решение. Обычно требуется, чтобы разница задержки не превышала 1 / 4 часового цикла, а разница задержки линии на единицу длины также фиксирована. Задержка связана с шириной линии, длиной линии, толщиной меди и структурой слоя, но слишком длинная линия увеличивает распределенную емкость и распределенную индуктивность. Качество сигнала снижается. Поэтому вывод IC часов обычно подключен; "Конец, но линия следа змеи не действует на индуктивность. Напротив, индуктивность может привести к сдвигу фазы высокой гармоники вдоль восходящего сигнала, что приводит к ухудшению качества сигнала, поэтому требуется, чтобы расстояние между змеевидными линиями было не менее чем в два раза больше ширины линии. Чем меньше время подъема сигнала, тем больше он подвержен воздействию распределенной емкости". ND Распределение индуктивности.

(4) В некоторых специальных схемах змеевидная траектория выступает в качестве распределительного параметра LC - фильтра.

11 [Q] Как учитывать электромагнитную совместимость EMC / EMI при проектировании PCB и какие аспекты необходимо рассмотреть подробно? Какие меры были приняты?

Хороший дизайн EMI / EMC должен учитывать местоположение устройства, расположение стека PCB, маршрутизацию важных соединений и выбор устройства в начале макета. Например, генератор часов не должен находиться как можно ближе к внешнему разъему. Высокоскоростные сигналы должны достигать как можно большего количества внутренних слоев. Обратите внимание на соответствие характеристического сопротивления и непрерывность опорного слоя, чтобы уменьшить отражение. Скорость преобразования сигнала, движимого устройством, должна быть минимальной, чтобы уменьшить высоту. Частотный компонент, при выборе развязывающего / шунтирующего конденсатора, обратите внимание, отвечает ли его частотная реакция требованиям снижения уровня шума на уровне мощности. Кроме того, обратите внимание на обратный путь тока высокочастотного сигнала, чтобы сделать площадь кольца как можно меньше (т. е. сопротивление кольца как можно меньше), чтобы уменьшить излучение. Заземление также можно разделить для управления диапазоном высокочастотных шумовых волн. Наконец, правильно выбрать PCB и заземление коробки.

12 (Вопрос) На что следует обратить внимание при проектировании линии передачи PCB радиочастотной широкополосной схемы? Как лучше установить заземляющее отверстие линии передачи, вам нужно спроектировать соответствие сопротивления самостоятельно или работать с заводом по переработке PCB?

При ответе на этот вопрос необходимо учитывать множество факторов. Например, различные параметры материала PCB, модель линии передачи, которая в конечном итоге будет создана на основе этих параметров, параметры устройства и т. Д. Сопоставление сопротивлений обычно проектируется на основе информации, предоставленной производителем

13 [Проблема] Когда аналоговые и цифровые схемы сосуществуют, например, половина - цифровые схемы FPGA или микроконтроллера, а другая половина - аналоговые схемы DAC и связанных с ними усилителей. Есть много источников питания с различными значениями напряжения. Можно ли использовать универсальный источник питания при столкновении с источником напряжения, используемым как в цифровых, так и в аналоговых схемах? Какие есть навыки монтажа проводов и магнитных шариков?

Ответ: Обычно это не рекомендуется делать. Такое использование будет более сложным и трудным для отладки.

14 Добрый день, при проектировании высокоскоростных многослойных PCB, какова основная основа выбора упаковки резисторов и конденсаторов? Какие сумки обычно используются, не могли бы вы привести несколько примеров?

Ответ 0402 часто используется в телефонах; 0603 обычно используется в обычных высокоскоростных сигнальных модулях; Основа заключается в том, что чем меньше упаковка, тем меньше паразитические параметры. Конечно, один и тот же пакет от разных производителей сильно различается в высокочастотных характеристиках. Рекомендуется использовать специальные высокочастотные компоненты в критических местах.

15 [Вопрос] Как правило, при проектировании двухсторонней пластины сначала следует взять сигнальную линию или наземную линию?

Ответ на этот вопрос следует рассматривать комплексно. Если вы сначала рассмотрите макет, рассмотрите проводку.

16 [Вопрос] Какие вопросы требуют наибольшего внимания при проектировании высокоскоростных многослойных PCB? Можете ли вы решить эту проблему подробно?

Ответ: Больше всего нужно обратить внимание на конструкцию слоя, то есть на то, как разделить сигнальные линии, линии электропитания, наземные линии и линии управления на каждый слой. Общий принцип заключается в том, что аналоговые сигналы и аналоговые сигналы должны быть, по крайней мере, отдельными слоями. Также рекомендуется использовать отдельный уровень питания.

17 [Вопрос] Скажите, пожалуйста, когда используется 2, 4 и 6 слой, есть ли строгие технические ограничения? Является ли (за исключением причин объема) стандартом частота ЦП или частота взаимодействия данных с внешними устройствами?

Ответ: Использование многослойной пластины может сначала обеспечить полную плоскость заземления, кроме того, может обеспечить больше сигнальных слоев для удобства проводки. Для приложений, где процессор должен управлять внешним устройством хранения, следует учитывать частоту взаимодействия. Если частота выше, необходимо обеспечить полную плоскость заземления. Кроме того, сигнальные линии должны быть одинаковой длины.

Как анализировать влияние проводки PCB на передачу аналоговых сигналов и как различать, вызван ли шум, вводимый во время передачи сигнала, проводкой или устройством операционного усилителя.

Ответ трудно отличить. Единственный способ минимизировать дополнительный шум от проводки - проводка через PCB.

19 [Вопрос] Недавно я изучал дизайн PCB. Для высокоскоростных многослойных PCB, какова правильная ширина линии электропередач, наземных линий и сигнальных линий? Каковы общие настройки? Не могли бы вы привести мне пример? Например, как настроить рабочую частоту на 300 МГц?

Ответ: Сигнал 300 МГц должен быть смоделирован с помощью импеданса, чтобы рассчитать ширину линии и расстояние между линией и землей; Электрические линии должны определять ширину линии в зависимости от размера тока. Как правило, в гибридных сигнальных PCB используется не "линия", а целая плоскость. Чтобы обеспечить минимальное сопротивление контура и полную плоскость под линией сигнала

20 Вопрос: Какая компоновка может достичь оптимального эффекта охлаждения?

Ответ: Печатные платы имеют три основных источника тепла: (1) тепло электронных компонентов; (2) тепло самого PC B; (3) Тепло, передаваемое из других частей. Из этих трех источников тепла компоненты производят наибольшее количество тепла и являются основным источником тепла, за которым следует тепло, генерируемое пластинами PCB. Тепло, передаваемое извне, зависит от общей тепловой конструкции системы и временно не рассматривается. Затем тепловая конструкция предназначена для принятия соответствующих мер и методов для снижения температуры компонентов и PCB - панелей, чтобы система могла нормально работать при нужной температуре. Это достигается главным образом за счет сокращения производства тепла и ускорения охлаждения.

21 [Вопрос] Можете ли вы объяснить связь между шириной линии и размером соответствующего отверстия?

Хорошо ответить на этот вопрос, и трудно сказать, что существует простая пропорциональная связь, потому что симуляция между ними отличается. Одна из них - поверхностная, другая - кольцевая. Вы можете найти программное обеспечение для вычисления сопротивления перфорации в Интернете, а затем сохранить сопротивление перфорации таким же, как и сопротивление линии передачи.

22 [Вопрос] В обычной плате PCB, управляемой MCU, но без высокоскоростного сигнала высокого тока и других требований не очень, есть ли слой грунта на самом внешнем краю PCB, чтобы обернуть всю плату? Будет лучше?

Ответ: В общем, просто играйте полную основу.

23 [Вопрос] 1. Я знаю, что аналоговые и цифровые должны быть подключены к точке под чипом преобразования AD, но что мне делать, если на панели есть несколько чипов преобразования AD? 2. В многослойных платах, когда мультиплексор переключает аналоговый отбор проб, необходимо ли отделять аналоговую и цифровую части так же, как чип AD - преобразования?

Ответ 1. Поместите как можно больше ADC вместе и подключите аналоговое и цифровое заземление к одной точке под ADC; В зависимости от скорости переключения MUX и ADC скорость ADC обычно выше, чем у MUX, поэтому рекомендуется поместить ее под ADC. Конечно, в целях безопасности под MUX также можно разместить упаковку магнитных шариков, а при отладке можно выбрать одноточечное соединение в зависимости от конкретного случая.

24 [Проблема] В традиционном проектировании сетевых схем некоторые используют несколько заземленных соединений вместе. Это такое использование? - Почему? Спасибо.

Ответ на ваш вопрос не очень ясен. Гибридные системы, безусловно, имеют несколько типов заземления, которые в конечном итоге соединяются в одну точку. Целью этого является ожидание электрического потенциала. Всем нужен общий ориентир в качестве ориентира.

25 [Вопрос] Как эффективно обрабатывать аналоговые и цифровые части в PCB, аналоговые и цифровые, спасибо!

Ответные аналоговые схемы и цифровые схемы должны быть размещены в разных областях, так что обратный поток аналоговых схем находится в области аналоговых схем, а цифровые схемы находятся в цифровой области, так что цифры не влияют на моделирование. Начальная точка аналоговой и цифровой обработки аналогична, и обратный поток цифрового сигнала не может быть допущен к аналоговой.

26 В чем разница между проектированием наземных линий аналоговых и цифровых схем при проектировании плат PCB? На какие вопросы следует обратить внимание?

Ответ: Основными требованиями аналоговой схемы к земле являются целостность, малый контур и соответствие сопротивления. Если цифровой сигнал не имеет особых требований к низкой частоте; Если скорость выше, необходимо также учитывать соответствие сопротивления и целостность заземления.

27 [Aask] Асцептивные конденсаторы обычно имеют два, 0,1 и 10. Если площадь плотнее, как разместить два конденсатора, какой лучше на задней стороне?

Ответ должен быть основан на конкретном применении и на каких чипах.

28 [Вопрос] Я хотел бы спросить учителя, что в радиочастотных схемах часто есть два сигнала IQ. Должны ли эти два провода иметь одинаковую длину?

Ответ: Старайтесь использовать одно и то же в радиочастотных схемах.

29 Есть ли разница между конструкцией высокочастотных сигнальных схем и конструкцией обычных схем? Можете ли вы объяснить это на примере конструкции кабеля?

Ответ: При проектировании высокочастотных схем следует учитывать влияние многих параметров. При высокочастотных сигналах многие общие схемы незначительны.

Игнорируемые параметры нельзя игнорировать, поэтому может потребоваться рассмотреть влияние линий электропередач.

30 « Вопросы » Высокоскоростные PCB, как справиться с проблемой предотвращения пробок во время проводки, есть ли какие - либо хорошие предложения?

Ответ: Для высокоскоростных PCB лучше всего меньше пробивать отверстия и увеличить слой сигнала, чтобы решить необходимость увеличения перфорации.

31 [Вопрос] Как выбрать толщину провода питания при проектировании платы PCB? Есть правила?

Ответ можно найти по ссылке: 0.15 * Ширина линии (mm) = A, также необходимо учитывать толщину меди

32 [Вопрос] Когда цифровые и аналоговые схемы находятся на одной и той же многослойной плате, должны ли аналоговые и цифровые места быть расположены на разных слоях?

Ответ: В этом нет необходимости, но аналоговые и цифровые схемы должны быть размещены отдельно.

33 [Вопрос] Сколько перфораций лучше подходит для обычной передачи цифровых сигналов? (Сигналы ниже 120 МГц)

Ответ: Лучше не превышать двух пробоин.

34 [Вопрос] Как избежать взаимных помех при проектировании платы PCB в схеме, которая имеет как аналоговые, так и цифровые схемы?

Ответ: Если аналоговые схемы соответствуют разумному излучению, они обычно нарушаются. Источники помех исходят от устройств, источников питания, пространства и PCB; Цифровые схемы должны быть источником помех, потому что они имеют много частотных компонентов. Решение обычно заключается в том, что разумная компоновка устройства, развязка питания, расслоение PCB, если характеристики помех больше или аналоговая часть очень чувствительна, вы можете рассмотреть возможность использования экранного экрана.

35 [Проблема] Для высокоскоростных плат могут быть паразитические параметры повсюду. Столкнувшись с этими паразитическими параметрами, будем ли мы корректировать различные параметры и устранять их или использовать эмпирические методы для их решения? Как сбалансировать эффективность и производительность?

Ответ: Как правило, следует проанализировать влияние паразитических параметров на производительность схемы. Если это воздействие нельзя игнорировать, то его необходимо устранить и устранить.

36 [Вопрос] На что следует обратить внимание при укладке многослойной доски?

Ответ: При укладке многослойной пластины, так как источник питания и заземление находятся внутри, обратите внимание, что не должно быть плавающего заземления или плоскости питания. Кроме того, убедитесь, что заземленные перфорации фактически подключены к плоскости заземления. Наконец, необходимо добавить несколько тестовых точек к некоторым важным сигналам, чтобы облегчить измерение при отладке.

37 [Q] Как избежать помех высокоскоростных сигналов?

Ответ: Вы можете держать сигнальные линии дальше, избегать параллельных линий, блокировать их, прокладывая землю или увеличивая защиту, и так далее.

38 [Вопрос] Могу ли я спросить плоскость питания, которая часто используется в многослойном дизайне, но нужно ли мне проектировать плоскость питания в двухслойной пластине?

Ответ трудный, потому что все ваши сигнальные линии почти двухуровневы.

39 [Вопрос] Влияет ли толщина PCB на схему? Как он обычно выбирается?

Толщина ответа более важна для соответствия сопротивления. При расчете соответствия сопротивления производители PCB спрашивают, какая толщина пластины, и изготовители PCB делают ее в соответствии с вашими требованиями.

40 [Проблемная] плоскость заземления минимизирует контур сигнала, но также создает паразитную емкость с линией сигнала. Как мне выбрать?

Ответ зависит от того, оказывает ли паразитическая емкость неоспоримое влияние на сигнал. Если его нельзя игнорировать, то пересмотреть

41 [Вопрос] Является ли выход LDO цифровым или аналоговым?

Ответ: Если вы хотите использовать LDO для питания цифровых и аналоговых источников питания, рекомендуется сначала подключить аналоговые источники. Моделированная мощность после фильтрации LC преобразуется в цифровую.

Должен ли я использовать магнитные шарики между аналоговым Vcc и цифровым Vcc или должен использовать магнитные шарики между аналоговым и цифровым?

Ответ: Моделирующий VCC получает цифровой VCC через LC - фильтр, используя магнитные шарики между аналоговым и цифровым местом.

43 [Вопрос] Как провести линию изодифференциального сигнала LVDS?

Ответ: Как правило, необходимо обратить внимание: все провода, включая окружающее оборудование и плоскость заземления, должны быть симметричными.

Хорошая конструкция PCB должна быть способна излучать как можно меньше электромагнитного излучения, одновременно предотвращая вмешательство внешнего электромагнитного излучения в себя. Какие меры должны быть приняты для предотвращения внешних электромагнитных помех?

Ответ: Лучший способ - это экранирование, чтобы предотвратить проникновение внешних помех. Например, в схемах, когда INA существует, перед INA необходимо добавить RFI - фильтр для фильтрации RF - помех.

45 [Вопрос] Как микросхемы на быстрых интегральных схемах с высокой тактовой частотой решают проблему эффекта линии передачи при проектировании плат PCB?

Ответ: Что это за чип с быстрой интегральной схемой? Если это цифровой чип, он обычно не рассматривается. Если это аналоговый чип, это зависит от того, достаточно ли эффектов линии передачи, чтобы повлиять на производительность чипа.

46 [Вопрос] В многослойной конструкции PCB все еще нужно наливать медь? Если он покрыт медью, к какому слою он должен быть подключен?

Ответ: Если внутри есть полная плоскость заземления и плоскость питания, верхний и нижний слои не должны быть покрыты медью.

47 [Вопрос] В высокоскоростном многоуровневом дизайне PCB, как проводить моделирование сопротивления, какое программное обеспечение используется? Есть вопросы, требующие особого внимания?

Ответ: Вы можете использовать программное обеспечение Multisim для моделирования воздействия сопротивления и емкости.

48 [Проблема] Некоторые устройства имеют более тонкие штыри, но более толстые следы на PCB. Может ли соединение привести к несоответствию сопротивлений? Если да, как решить?

Ответ зависит от того, что это за устройство. Кроме того, сопротивление устройства обычно дается в таблице данных и обычно не зависит от толщины штыря.

49 [Проблемная] дифференциальная линия обычно требует равной длины. Если это трудно сделать в LAYOUT, есть ли другие средства правовой защиты?

Ответ: Проблема равномерной длины может быть решена путем прохождения змеевидной линии. В настоящее время большинство программ PCB могут автоматически получать эквивалентную длину, что очень удобно.

50 [Вопрос] При измерении аналогового и цифрового геодезического интерфейса чипа с помощью мультиметра он открыт, а аналоговое и цифровое не связаны между собой несколькими точками?

Ответ: Заземленные штыри внутри чипа соединены. Но он все еще должен быть подключен к PCB - панели. Идеальным одноточечным заземлением должно быть понимание местоположения точки соединения между аналоговой и цифровой частями чипа, а затем проектирование одноточечного соединения на панели PCB с аналоговой и цифровой границами чипа.