設計PCB時, 我們經常依賴通常在網上找到的經驗和技能. 每個 PCB設計 可針對特定應用程序進行優化, 一般來說, 其設計規則僅適用於目標應用程序. 例如, 模數轉換器PCB規則不適用於RF PCB,反之亦然. 然而, 某些指導原則可以被視為對任何 PCB設計. 在這裡, 在本教程中, 我們將介紹一些可以顯著改進的基本問題和技巧 PCB設計.
電源和訊號分配
配電是任何電力設計中的關鍵要素。 您的所有組件都依賴電源工作。 根據您的設計,某些組件可能有電源連接,而同一電路板上的某些組件可能電源連接不良。 例如,如果所有組件都由一根電線供電,則每個組件會觀察到不同的阻抗,從而產生多個接地參攷。 例如,如果有兩個ADC電路,一個在開頭,一個在結尾,並且兩個ADC都讀取外部電壓,則每個類比電路將讀取相對於自身的不同電勢。
我們可以用3種可能的管道總結功率分佈:單點源、星形源和多點源。
(a)單點電源:各部件的電源和地線相互分離。 所有組件的電力電纜僅在一個參考點處相交。 單點被認為適用於電源。 然而,這對於複雜或大/中型項目是不可行的。
(b) Star source: Star source can be regarded as an improvement on a single point source. 不同之處在於它的主要特點:組件之間的佈線長度相同. 星形連接通常用於具有各種時鐘的複雜高速訊號板. 在高速訊號PCB中, 訊號通常來自邊緣,然後到達中心. 所有訊號都可以從中心傳輸到電路板的任何區域, 區域之間存在延遲.(c)多點來源:在任何情况下,他們都被認為是貧窮的。 然而,它很容易在任何電路中使用。 多個點源可能會在組件之間和公共阻抗耦合中產生參攷差。 這種設計風格還允許高開關IC、時鐘和RF電路將雜訊引入共亯連接的附近電路。
當然,在我們的日常生活中,我們不會總是有單一類型的分佈。 通過混合單點源和多點源可以實現折衷。 您可以將類比敏感設備和高速/射頻系統放在一個點上,將所有其他敏感度較低的周邊設備放在一個點上。
電源平面
你有沒有想過是否應該使用動力飛機? 答案是肯定的。 電源板是任何電路中傳輸功率和降低雜訊的方法之一。 電源板縮短了接地路徑,减少了電感,提高了電磁相容性(EMC)效能。 由於這兩個電源平面,創建了平行板去耦電容器,以防止雜訊傳播。
電源板還有一個明顯的優勢:由於其面積較大,它允許更大的電流流過,從而新增了PCB的工作溫度範圍。 但請注意:電源層可以提高工作溫度,但也必須考慮佈線。 跟踪規則由IPC-2221和IPC-9592給出
對於帶有射頻源(或任何高速訊號應用)的PCB,必須有完整的接地以提高板效能。 訊號必須在不同的平面上,並且幾乎不可能用兩層同時滿足這兩個要求。 如果你想設計一個低複雜度的天線或任何射頻板,你可以使用兩層。
在混合訊號設計中, 製造商通常建議將類比接地與數位接地分開. 靈敏的類比電路易受高速開關和訊號的影響. 如果類比和數位接地不同, 接地板將是分開的. 然而, 它有以下缺點. 我們應該注意主要由地平面的不連續性導致的串擾和環路分割地面的區域. 下圖顯示了兩個單獨接地板的示例. 在左側, 回流電流不能直接沿訊號線通過, 囙此,將顯示迴圈區域,而不是右側的迴圈區域.