PCB新聞 - 高品質PCB設計

高品質 PCB設計

本文總結了一些關於PCB佈局的經驗. 這個 content in 這個 article is mainly suitable for high-precision analog systems or low-frequency (<50MHz) digital systems.

1、部件佈置

合理的部件佈局是設計的基本前提 高品質PCB 圖表. 部件佈置要求主要包括安裝, 武力, 熱, 訊號, 和美學要求.

1.1. 安裝

指為了順利安裝 電路板 進入主機殼, 殼, 狹槽, 等., 無空間干擾, 短路等事故, 並在特定應用場合將指定的連接器置於主機殼或外殼上的指定位置. 要求. 我在這裡不再重複了.

1.2. 武力

The 電路板 應能够承受安裝和工作期間的各種外力和振動. 因此, the 電路板 應該有一個合理的形狀, 和 positions of the various holes (screw holes, special-shaped holes) on the board should be arranged reasonably. 通常地, 孔和板邊緣之間的距離應至少大於孔的直徑. 同時, 應注意，由异形孔引起的板的薄弱部分也應具有足够的彎曲強度. 直接從板上的設備外殼“延伸”的連接器必須合理固定，以確保長期可靠性.

1.3. 加熱型

用於產生嚴重熱量的大功率設備, 除了確保散熱條件外, 還應將其放置在適當的位置. 尤其是在複雜的類比系統中, 應特別注意這些設備產生的溫度場對脆弱的前置放大器電路的不利影響. 通常地, 功率非常大的部件應單獨製成一個模塊, 信號處理電路與信號處理電路之間應採取一定的熱隔離措施.

1.4. 訊號

訊號干擾是PCB佈局設計中需要考慮的一個重要因素. 幾個基本方面是：弱訊號電路與强訊號電路分離甚至隔離； 交流部分與直流部分分離； 高頻部分與低頻部分分離； 注意訊號線的方向； 地線的佈局； 適當的遮罩, 過濾, 等. 量測. 在大量的論文中反復強調了這一點, 所以我不會在這裡重複.

1.5. 美麗的

不僅需要考慮組件的整齊有序放置, 而且佈線美觀流暢. 因為普通的門外漢有時更強調前者，以便片面地評估電路設計的優缺點, 對於產品的形象, 當效能要求不苛刻時，應優先考慮前者. 然而, 在高性能場合, 如果你必須使用雙面板, and the 電路板 也封裝在其中, 通常是看不見的, 首先應強調佈線的美觀性. 下一節將詳細討論佈線的“美學”.

2、接線原理

下麵詳細介紹了文獻中一些不常見的抗干擾措施. 在實際應用中考慮到這一點, 特別是在產品試製中, 大量的雙面板仍在使用, 以下內容主要針對雙面板.

2.1. Wiring "Aesthetics"
Avoid right angles when turning, 並嘗試使用對角線或圓弧過渡.
接線應整齊有序, 集中佈置, 不僅可以避免不同性質訊號的相互干擾, 也便於檢查和修改. 對於數位系統, there is no need to worry about interference between signal lines (such as data lines, address lines) in the same camp, 但控制訊號，如read, 寫, 時鐘應獨立使用，通過地線進行保護. 站.

當鋪設大面積（下文將進一步討論）時，儘量在地線（實際上應為接地“平面”）和訊號線之間保持合理、相等的距離，並儘量靠近以防止短路和洩漏。

對於弱電系統, 接地線和電源線應盡可能靠近.
對於使用表面安裝組件的系統, 訊號線應盡可能向前佈線.

2.2. Ground wire layout
There are many discussions on the importance and layout principles of the ground wire in the literature, 但對於實際PCB中的地線佈置，仍然缺乏詳細準確的介紹. My experience is that in order to improve the reliability of the system (not just to make an experimental prototype), 地線怎麼強調都不為過, 尤其是在弱信號處理中. 為此目的, 我們必須不遺餘力地貫徹“大面積鋪路”的原則.

鋪設地面時，通常必須是網格狀地面，除非散亂的地面被其他線分割。 柵極狀接地線的熱效能和高頻電導率遠優於整個接地線。 在雙面板佈線中，有時為了佈線訊號線，必須分離接地線，這對保持足够低的接地電阻極為不利。 囙此，必須採用一系列“智慧”方法來確保接地電流的“平滑度”。 這些科技包括：

大量表面貼裝元件用於節省應屬於地線的焊接孔所佔用的空間.
充分利用前部空間：在大量表面安裝部件的情况下, 儘量使訊號線到達頂層, 並將底層“無私地”連接到地線. 這涉及到無數的小把戲. 我自己的書《PCB的訣竅之一：交換引脚》, 有一個訣竅, 還有很多類似的咒語, 這將在將來編寫.

合理佈置訊號線，並將板上的重要區域，特別是“腹地”（與整個板地線的通信有關）“給予”地線。 只要精心設計，這仍然可以實現。

前後協調：有時在電路板的一側，地線確實“不存在”。 此時，儘量使兩側的接線相互協調。 在相應位置，留有足够的地面鋪設地線，然後通過足够數量、位置合理的通孔（考慮到通孔電阻大），通過海峽兩岸被迫分裂、希望統一的“橋樑”將要跨越的訊號線， 連接成一個整體，具有足够的導電性。

翻牆狗的數量：當巨大的接地線因為我無法離開而被小訊號線切斷時，讓訊號出錯，然後使用跨接線。 有時候，我不願意只拉一根裸線。 該訊號恰好通過電阻器或其他“長腿”裝置。 我可以合理地擴展這個設備的引脚，使其用作跳線。 它不僅傳遞訊號，而且還避免了跳線的不雅名稱：-（當然，在大多數情况下，我總是可以讓這樣的訊號通過適當的地方，並避免穿過地線。唯一需要的是觀察和想像。

最小原則：接地電流的路徑必須合理，高電流和弱訊號電流不得並排。 有時，當選擇一條合理的路徑時，一排地面線抵得上一支配寘不合理的軍隊。

之後，順便提一句，有句名言：“你可以相信你的母親，但永遠不要相信你的土地”。 在信號處理極弱（低於微伏）的情况下，即使通過不正當手段保持地電位一致，電路關鍵點的地電位差仍必須超過處理訊號的幅度，至少相同幅度，即使靜態電位合適，暫態電位差也可能仍然很大。 在這種情況下，首先，原則上，電路的操作應盡可能獨立於地電位。

2.3. Power cord layout and power filtering
The general literature thinks that the power cord should be as thick as possible, 我不能完全同意. Only in the high-power (average power supply current may reach 1A within 1 second), it is necessary to ensure sufficient power line width (in my experience, each 1A current corresponding to 50mil can meet the needs of most occasions). 如果只是為了防止訊號干擾, 電源線的寬度不是關鍵. 即使, 有時，更薄的電源線更有利! 電源的質量通常不在於其絕對值, 但是在電源的波動和疊加干擾中. 解决電力干擾的關鍵是濾波電容器! 如果您的應用程序對電能品質有嚴格要求, 不要在濾波電容器上省錢! 使用濾波電容器時，請注意以下幾點：

整個電路的功率輸入應具有“總”濾波措施，各種類型的電容器應相互匹配，“相同不得少”，至少不差。 對於數位系統，至少100uF電解+10uF鉭片+0。 1uF補丁+1nF補丁。 高頻（100kHz）100uF電解+10uF鉭+0.47uF貼片+0.1uF貼片。 交流類比系統：對於直流和低頻類比系統：1000uF | 1000uF電解+10uF鉭+1uF貼片+0.1uF貼片。

每個重要的晶片都應該有一組濾波電容器。 對於數位系統，0.1uF補丁通常就足够了。 重要或更大的工作電流晶片也應與10uF鉭或1uF貼片結合，高頻晶片（CPU、晶體）也應與10nF | 470pF或1nF結合。 電容器應盡可能靠近晶片的電源引脚，並盡可能直接連接。 電容器越小，越接近。

對於晶片濾波器電容器，內部（濾波器電容器到晶片電源引脚）的部分應盡可能厚，如果可以並排使用多條細線，則更好。 由於濾波電容器提供低（交流）阻抗電壓源並抑制交流耦合干擾，電容器引脚外的電源線（指從主電源到濾波電容器的部分）並不那麼重要。 線寬不需要太厚，至少不需要佔用大量的電路板面積。 一些類比系統還要求功率輸入採用RC濾波器網絡以進一步抑制干擾，較薄的電源線有時只是RC濾波器中電阻的兩倍，這是有益的。

對於具有大工作溫度範圍的系統, 需要注意的是，鋁電解電容器的效能在低溫下會降低，甚至失去其濾波效果. 此時, 應使用合適的鉭電容器. 例如, 用100uF鉭代替470uF鋁|1000uF鋁, 或者用22uF鉭片代替100uF鋁.
小心不要使鋁電解電容器過於靠近大功率加熱裝置.