❶ 微弱信號電路板怎樣布線
數字電路和模擬電路做好隔離,電源要濾波干凈,模擬器件電源要加去耦電容。
信號處理電路部分要盡量靠近信號源入口,信號線之間要間隔2倍線框以上,中間最好鋪銅接地,捨得成本的話可以使用多層板。
❷ PCB板上元件布局有什麼要求
1 布局的設計
Protel 雖然具有自動布局的功能,但並不能完全滿足高頻電路的工作需要,往往要憑借設計者的經驗,根據具體情況,先採用手工布局的方法優化調整部分元器件的位置,再結合自動布局完成PCB的整體設計。布局的合理與否直接影響到產品的壽命、穩定性、EMC (電磁兼容)等,必須從電路板的整體布局、布線的可通性和PCB的可製造性、機械結構、散熱、EMI(電磁干擾) 、可靠性、信號的完整性等方面綜合考慮。
一般先放置與機械尺寸有關的固定位置的元器件,再放置特殊的和較大的元器件,最後放置小元器件。同時,要兼顧布線方面的要求,高頻元器件的放置要盡量緊湊,信號線的布線才能盡可能短,從而降低信號線的交叉干擾等。
1.1 與機械尺寸有關的定位插件的放置
電源插座、開關、PCB之間的介面、指示燈等都是與機械尺寸有關的定位插件。通常,電源與PCB之間的介面放到PCB的邊緣處,並與PCB 邊緣要有3 mm~5 mm的間距;指示發光二極體應根據需要准確地放置;開關和一些微調元器件,如可調電感、可調電阻等應放置在靠近PCB 邊緣的位置,以便於調整和連接;需要經常更換的元器件必須放置在器件比較少的位置,以易於更換。
1.2 特殊元器件的放置
大功率管、變壓器、整流管等發熱器件,在高頻狀態下工作時產生的熱量較多,所以在布局時應充分考局嫌慮通風和散熱,將這類元器件放置在PCB上空氣容易流通的地方。大功率整流管和調整管等應裝有散熱器,並要遠離變壓器。電解電容器之類怕熱的元件也應遠離發熱器件,否則電解液會被烤乾,造成其電阻增大,性能變差,影響電路的穩定性。
易發生故障的元器件,如調整管、電解電容器、繼電器等,在放置時還要考慮到維修方便。對經常需要測量的測試點,在布置元器件時應注意保證測試棒能夠方便地接觸。
由於電源設備內部會產生50 Hz泄漏磁場,當它與低頻放大器的某些部分交連時,會對低頻放大器產生干擾。因此,必須將它們隔離開或者進行屏蔽處理。放大器各級最好能按原理圖排成直線形式,如此排法的優點是各級的接地電流就在本級閉合流動,不影響其他電路的工作。輸入級與輸出級應當盡可能地遠離,減小它們之間的寄生耦合干擾。
考慮各個單元功能電路之間的信號傳遞關系,還應將低頻電路和高頻電路分開,模擬電路和數字電路分開。集成電路應放置在PCB的中央,這樣方便各引腳與其他器件的布線連接。
電感器、變壓器等器件具有磁耦合,彼此之弊禪間應採用正交放置,以減小磁耦合。另外,它們都有較強的磁場,在其周圍應有適當大的空間或進行磁屏蔽,以減小對其他電路的影響。
在PCB的關鍵部位要配置適當的高頻退耦電容,如在PCB電源的輸入端應接一個10μF~100 μF的電解電容,在集成電路的電源引腳附近都應接一個0.01 pF左右的瓷片電容。有些電路還要配置適當的高頻或低頻扼流圈,以減小高低頻電路之間的影響。這一點在原理圖設計和繪制時就應給予考慮,否則也將會影響電路的工作性能。
元器件排列時的間距要適當,其間距應考慮到它們之間有無桐卜手可能被擊穿或打火。
含推挽電路、橋式電路的放大器,布置時應注意元器件電參數的對稱性和結構的對稱性,使對稱元器件的分布參數盡可能一致。
在對主要元器件完成手動布局後,應採用元器件鎖定的方法,使這些元器件不會在自動布局時移動。即執行Edit change命令或在元器件的Properties選中Locked就可以將其鎖定不再移動。
1.3 普通元器件的放置
對於普通的元器件,如電阻、電容等,應從元器件的排列整齊、佔用空間大小、布線的可通性和焊接的方便性等幾個方面考慮,可採用自動布局的方式。
2 布線的設計
布線是在合理布局的基礎上實現高頻PCB 設計的總體要求。布線包括自動布線和手動布線兩種方式。通常,無論關鍵信號線的數量有多少,首先對這些信號線進行手動布線,布線完成後對這些信號線布線進行仔細檢查,檢查通過後將其固定,再對其他布線進行自動布線。即採用手動和自動布線相結合來完成PCB的布線。
在高頻PCB的布線過程中應特別注意以下幾個方面問題。
2.1 布線的走向
電路的布線最好按照信號的流向採用全直線,需要轉折時可用45°折線或圓弧曲線來完成,這樣可以減少高頻信號對外的發射和相互間的耦合。高頻信號線的布線應盡可能短。要根據電路的工作頻率,合理地選擇信號線布線的長度,這樣可以減少分布參數,降低信號的損耗。製作雙面板時,在相鄰的兩個層面上布線最好相互垂直、斜交或彎曲相交。避免相互平行,這樣可以減少相互干擾和寄生耦合。
高頻信號線與低頻信號線要盡可能分開,必要時採取屏蔽措施,防止相互間干擾。對於接收比較弱的信號輸入端,容易受到外界信號的干擾,可以利用地線做屏蔽將其包圍起來或做好高頻接插件的屏蔽。同一層面上應該避免平行走線,否則會引入分布參數,對電路產生影響。若無法避免時可在兩平行線之間引入一條接地的銅箔,構成隔離線。
在數字電路中,對於差分信號線,應成對地走線,盡量使它們平行、靠近一些,並且長短相差不大。
2.2 布線的形式
在PCB的布線過程中,走線的最小寬度由導線與絕緣層基板之間的粘附強度以及流過導線的電流強度所決定。當銅箔的厚度為0.05mm、寬度為1mm ~1.5 mm時,可以通過2A電流。溫度不會高於3 ℃,除一些比較特殊的走線外,同一層面上的其他布線寬度應盡可能一致。在高頻電路中布線的間距將影響分布電容和電感的大小,從而影響信號的損耗、電路的穩定性以及引起信號的干擾等。在高速開關電路中,導線的間距將影響信號的傳輸時間及波形的質量。因此,布線的最小間距應大於或等於0.5 mm,只要允許,PCB布線最好採用比較寬的線。
印製導線與PCB的邊緣應留有一定的距離(不小於板厚) ,這樣不僅便於安裝和進行機械加工,而且還提高了絕緣性能。
布線中遇到只有繞大圈才能連接的線路時,要利用飛線,即直接用短線連接來減少長距離走線帶來的干擾。
含有磁敏元件的電路其對周圍磁場比較敏感,而高頻電路工作時布線的拐彎處容易輻射電磁波,如果PCB中放置了磁敏元件,則應保證布線拐角與其有一定的距離。
同一層面上的布線不允許有交叉。對於可能交叉的線條,可用「鑽」與「繞」的辦法解決,即讓某引線從其他的電阻、電容、三極體等器件引腳下的空隙處「鑽」過去,或從可能交叉的某條引線的一端「繞」過去。在特殊情況下,如果電路很復雜,為了簡化設計,也允許用導線跨接解決交叉問題。
當高頻電路工作頻率較高時,還需要考慮布線的阻抗匹配及天線效應問題。
2.3 電源線與地線的布線要求
根據不同工作電流的大小,盡量加大電源線的寬度。高頻PCB應盡量採用大面積地線並布局在PCB的邊緣,可以減少外界信號對電路的干擾;同時,可以使PCB的接地線與殼體很好地接觸,使PCB的接地電壓更加接近於大地電壓。應根據具體情況選擇接地方式,與低頻電路有所不同,高頻電路的接地線應該採用就近接地或多點接地的方式,接地線短而粗,以盡量減少地阻抗,其允許電流要求能夠達到3倍於工作電流的標准。揚聲器的接地線應接在PCB 功放輸出級的接地點,切勿任意接地。
在布線過程中還應該及時地將一些合理的布線鎖定,以免多次重復布線。即執行EditselectNet命令在預布線的屬性中選中Locked就可以將其鎖定不再移動。
3 焊盤及敷銅的設計
3.1 焊盤與孔徑
在保證布線最小間距不違反設計的電氣間距的情況下,焊盤的設計應較大,以保證足夠的環寬。一般焊盤的內孔要比元器件的引線直徑稍微大一點,設計過大,容易在焊接中形成虛焊。焊盤外徑D 一般不小於(d+1.2)mm,其中d為焊盤內孔徑,對於一些密度比較大的PCB ,焊盤的最小值可以取(d+1.0) mm。焊盤的形狀通常設置為圓形,但是對於DIP封裝的集成電路的焊盤最好採用跑道形,這樣可以在有限的空間內增大焊盤的面積,有利於集成電路的焊接。布線與焊盤的連接應平滑過渡,即當布線進入圓焊盤的寬度較圓焊盤的直徑小時,應採用補淚滴設計。
需要注意的是,焊盤內孔徑d的大小是不同的,應當根據實際元器件引線直徑的大小加以考慮,如元件孔、安裝孔和槽孔等。而焊盤的孔距也要根據實際元器件的安裝方式進行考慮,如電阻、二極體、管狀電容器等元件有「立式」、「卧式」兩種安裝方式,這兩種方式的孔距是不同的。此外,焊盤孔距的設計還要考慮元器件之間的最小間隙要求,特別是特殊元器件之間的間隙需要由焊盤間的孔距來保證。
在高頻PCB中,還要盡量減少過孔的數量,這樣既可減少分布電容,又能增加PCB的機械強度。總之,在高頻PCB的設計中,焊盤及其形狀、孔徑與孔距的設計既要考慮其特殊性,又要滿足生產工藝的要求。採用規范化的設計,既可降低產品成本,又可在保證產品質量的同時提高生產的效率。
3.2 敷銅
敷銅的主要目的是提高電路的抗干擾能力,同時對於PCB散熱和PCB的強度有很大好處,敷銅接地又能起到屏蔽的作用。但是不能使用大面積條狀銅箔,因為在PCB的使用中時間太長時會產生較大熱量,此時條狀銅箔容易發生膨脹和脫落現象,因此,在敷銅時最好採用柵格狀銅箔,並將此柵格與電路的接地網路連通,這樣柵格將會有較好的屏蔽效果,柵格網的尺寸由所要重點屏蔽的干擾頻率而定。
在完成布線、焊盤和過孔的設計後,應執行DRC(設計規則檢查) 。在檢查結果中詳細列出了所設計的圖與所定義的規則之間的差異,可查出不符合要求的網路。但是,首先應在布線前對DRC進行參數設定才可運行DRC,即執行ToolsDesign Rule Check命令。
4 結束語
高頻電路PCB的設計是一個復雜的過程,涉及的因素很多,都可能直接關繫到高頻電路的工作性能。因此,設計者需要在實際的工作中不斷研究和探索,不斷積累經驗,並結合新的EDA (電子設計自動化)技術才能設計出性能優良的高頻電路PCB。
❸ 排列組合問題有什麼技巧
排列組合問題千變萬化,解法靈活,條件隱晦,思維抽象,難以找到解題的突破口。因而在求解排列組合應用題時,除做到:排列組合分清,加乘原理辯明,避免重復遺漏外,還應注意積累排列組合問題得以快速准確求解。
一. 直接法、
1. 特殊元素法
例1用1,2,3,4,5,6這6個數字組成無重復的四位數,試求滿足下列條件的四位數各有多少個
(1)數字1不排在個位和千位
(2)數字1不在個位,數字6不在千位。
分析:(1)個位和千位有5個數字可供選擇 ,其餘2位有四個可供選擇 ,由乘法原理: =240
2.特殊位置法
(2)當1在千位時餘下三位有 =60,1不在千位時,千位有 種選法,個位有 種,餘下的有 ,共有 =192所以總共有192+60=252
二. 間接法 當直接法求解類別比較大時,應採用間接法。如上例中(2)可用間接法 =252
例2 有五張卡片,它的正反面分別寫0與1,2與3,4與5,6與7,8與9,將它們任意三張並排放在一起組成三位數,共可組成多少個不同的三維書?
分析:此例正面求解需考慮0與1卡片用與不用,且用此卡片又分使用0與使用1,類別較復雜,因而可使用間接計算:任取三張卡片可以組成不同的三位數 個,其中0在百陪舉位的有 個,這是不合題意的。故共可組成不同的三位數 - =432(個)
三. 插空法 當需排元素中有不能相鄰的元素時,宜用插空法。
例3 在一個含有8個節目的節目單中,臨時插入兩個歌唱節目,且保持原節目順序,有多少中插入方法?
分析:原有的8個節目中含有9個空檔,插入一個節目後,空檔變為10個,故有 =100中插入方法。
四. 捆綁法 當蘆祥碧需排元素中有必須相鄰的元素時,宜用捆綁法。
例4 4名男生和3名女生共坐一排,男生必須排在一起的坐法有多少種?
分析:先將男生捆綁在一起看成宴盯一個大元素與女生全排列有 種排法,而男生之間又有 種排法,又乘法原理滿足條件的排法有: × =576
❹ 電路板設計問題:看到電路板上一般有很多電阻電容,這些電阻電容是根據什麼放置的呢
當然是由電路需要的連接關系,並進行排列放置的。
例如,三個電阻串聯,電阻體積大小和允許的電路板面積確定後,就需要進行各種方式的排列,既要滿足連接關系,又要整潔好看,同時要滿足電路板不超過允許大小。
❺ 充電器里的三極體燒了,怎麼測電路板上三個極的排列順序
可以用如下辦法找准管腳排序:
1、原鞍原馬。電源的開關管,有散熱板,只要找到同型號管子,對准方向安裝即可。
2、對號入座。大多數電路板上,會標記管腳位置,如b,c,e。只要找到其中一個標記,其他兩個腳就對准了。正規產品管腳不會交叉的。
3、他山之石。最難的是,管子燒得面目全非,殘存幾個腳,型號全無,板上無標記。這時如敏枯果沒有較強的電子電路基礎,很可能弄錯。這時可找同型號機子對照安裝。
值得引起注意的是,管子燒了,必須查明原因御燃,把燒管的真正原因找到,才可以更換,否則重蹈覆轍。橋拆洞
❻ 電路板的布線要求是什麼
PCB布線
在PCB設計中,布線是完成產品設計的重要步驟,可以說前面的准備工作都是為它而做的, 在整個PCB中,以布線的設計過程限定最高,技巧最細、工作量最大。PCB布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種:自動布線及互動式布線,在自動布線之前, 可以用互動式預先對要求比較嚴格的線進行布線,輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行, 以免產生反射干擾。必要時應加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產生寄生耦合。
自動布線的布通率,依賴於良好的布局,布線規則可以預先設定, 包括走線的彎曲次數、導通孔的數目、步進的數目等。一般先進行探索式布經線,快速地把短線連通, 然後進行迷宮式布線,先把要布的連線進行全局的布線路徑優化,它可以根據需要斷開已布的線。 並試著重新再布線,以改進總體效果。
對目前高密度的PCB設計已感覺到貫通孔不太適應了, 它浪費了許多寶貴的布線通道,為解決這一矛盾,出現了盲孔和埋孔技術,它不僅完成了導通孔的作用, 還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB 板的設計過程是一個復雜而又簡單的過程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設計人員去自已體會, 才能得到其中的真諦。
1 電源、地線的處理
既使在整個PCB板中的布線完成得都很好,但由於電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,有時甚至影響到產品的成功率。所以對電、 地線的布線要認真對待,把電、地線所產生的噪音干擾降到最低限度,以保證產品的質量。
對每個從事電子產品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產生的原因, 現只對降低式抑制噪音作以表述:
(1)、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。
(2)、盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最經細寬度可達0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5 mm
對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個迴路, 即構成一個地網來使用(模擬電路的地不能這樣使用)
(3)、用大面積銅層作地線用,在印製板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板,電源,地線各佔用一層。
2 數字電路與模擬電路的共地處理
現在有許多PCB不再是單一功能電路(數字或模擬電路),而是由數字電路和模擬電路混合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。
數字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強,對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整人PCB對外界只有一個結點,所以必須在PCB內部進行處理數、模共地的問題,而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的介面處(如插頭等)。數字地與模擬地有一點短接,請注意,只有一個連接點。也有在PCB上不共地的,這由系統設計來決定。
3 信號線布在電(地)層上
在多層印製板布線時,由於在信號線層沒有布完的線剩下已經不多,再多加層數就會造成浪費也會給生產增加一定的工作量,成本也相應增加了,為解決這個矛盾,可以考慮在電(地)層上進行布線。首先應考慮用電源層,其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。
4 大面積導體中連接腿的處理
在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對連接腿的處理需要進行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,稱之為熱隔離(heat shield)俗稱熱焊盤(Thermal),這樣,可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。
5 布線中網路系統的作用
在許多CAD系統中,布線是依據網路系統決定的。網格過密,通路雖然有所增加,但步進太小,圖場的數據量過大,這必然對設備的存貯空間有更高的要求,同時也對象計算機類電子產品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的,如被元件腿的焊盤佔用的或被安裝孔、定們孔所佔用的等。網格過疏,通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網格系統來支持布線的進行。
標准元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網格系統的基礎一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小於0.1英寸的整倍數,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6 設計規則檢查(DRC)
布線設計完成後,需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則,同時也需確認所制定的規則是否符合印製板生產工藝的需求,一般檢查有如下幾個方面:
(1)、線與線,線與元件焊盤,線與貫通孔,元件焊盤與貫通孔,貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生產要求。
(2)、電源線和地線的寬度是否合適,電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。
(3)、對於關鍵的信號線是否採取了最佳措施,如長度最短,加保護線,輸入線及輸出線被明顯地分開。
(4)、模擬電路和數字電路部分,是否有各自獨立的地線。
(5)後加在PCB中的圖形(如圖標、注標)是否會造成信號短路。
(6)對一些不理想的線形進行修改。
(7)、在PCB上是否加有工藝線?阻焊是否符合生產工藝的要求,阻焊尺寸是否合適,字元標志是否壓在器件焊盤上,以免影響電裝質量。
(8)、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小,如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。
第二篇 PCB布局
在設計中,布局是一個重要的環節。布局結果的好壞將直接影響布線的效果,因此可以這樣認為,合理的布局是PCB設計成功的第一步。
布局的方式分兩種,一種是互動式布局,另一種是自動布局,一般是在自動布局的基礎上用互動式布局進行調整,在布局時還可根據走線的情況對門電路進行再分配,將兩個門電路進行交換,使其成為便於布線的最佳布局。在布局完成後,還可對設計文件及有關信息進行返回標注於原理圖,使得PCB板中的有關信息與原理圖相一致,以便在今後的建檔、更改設計能同步起來, 同時對模擬的有關信息進行更新,使得能對電路的電氣性能及功能進行板級驗證。
--考慮整體美觀
一個產品的成功與否,一是要注重內在質量,二是兼顧整體的美觀,兩者都較完美才能認為該產品是成功的。
在一個PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉。
--布局的檢查
印製板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符?能否符合PCB製造工藝要求?有無定位標記?
元件在二維、三維空間上有無沖突?
元件布局是否疏密有序,排列整齊?是否全部布完?
需經常更換的元件能否方便的更換?插件板插入設備是否方便?
熱敏元件與發熱元件之間是否有適當的距離?
調整可調元件是否方便?
在需要散熱的地方,裝了散熱器沒有?空氣流是否通暢?
信號流程是否順暢且互連最短?
插頭、插座等與機械設計是否矛盾?
線路的干擾問題是否有所考慮?
第三篇 高速PCB設計
(一)、電子系統設計所面臨的挑戰
隨著系統設計復雜性和集成度的大規模提高,電子系統設計師們正在從事100MHZ以上的電路設計,匯流排的工作頻率也已經達到或者超過50MHZ,有的甚至超過100MHZ。目前約50% 的設計的時鍾頻率超過50MHz,將近20% 的設計主頻超過120MHz。
當系統工作在50MHz時,將產生傳輸線效應和信號的完整性問題;而當系統時鍾達到120MHz時,除非使用高速電路設計知識,否則基於傳統方法設計的PCB將無法工作。因此,高速電路設計技術已經成為電子系統設計師必須採取的設計手段。只有通過使用高速電路設計師的設計技術,才能實現設計過程的可控性。
(二)、什麼是高速電路
通常認為如果數字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ,而且工作在這個頻率之上的電路已經佔到了整個電子系統一定的份量(比如說1/3),就稱為高速電路。
實際上,信號邊沿的諧波頻率比信號本身的頻率高,是信號快速變化的上升沿與下降沿(或稱信號的跳變)引發了信號傳輸的非預期結果。因此,通常約定如果線傳播延時大於1/2數字信號驅動端的上升時間,則認為此類信號是高速信號並產生傳輸線效應。
信號的傳遞發生在信號狀態改變的瞬間,如上升或下降時間。信號從驅動端到接收端經過一段固定的時間,如果傳輸時間小於1/2的上升或下降時間,那麼來自接收端的反射信號將在信號改變狀態之前到達驅動端。反之,反射信號將在信號改變狀態之後到達驅動端。如果反射信號很強,疊加的波形就有可能會改變邏輯狀態。
(三)、高速信號的確定
上面我們定義了傳輸線效應發生的前提條件,但是如何得知線延時是否大於1/2驅動端的信號上升時間? 一般地,信號上升時間的典型值可通過器件手冊給出,而信號的傳播時間在PCB設計中由實際布線長度決定。下圖為信號上升時間和允許的布線長度(延時)的對應關系。
PCB 板上每單位英寸的延時為 0.167ns.。但是,如果過孔多,器件管腳多,網線上設置的約束多,延時將增大。通常高速邏輯器件的信號上升時間大約為0.2ns。如果板上有GaAs晶元,則最大布線長度為7.62mm。
設Tr 為信號上升時間, Tpd 為信號線傳播延時。如果Tr≥4Tpd,信號落在安全區域。如果2Tpd≥Tr≥4Tpd,信號落在不確定區域。如果Tr≤2Tpd,信號落在問題區域。對於落在不確定區域及問題區域的信號,應該使用高速布線方法。
(四)、什麼是傳輸線
PCB板上的走線可等效為下圖所示的串聯和並聯的電容、電阻和電感結構。串聯電阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot,因為絕緣層的緣故,並聯電阻阻值通常很高。將寄生電阻、電容和電感加到實際的PCB連線中之後,連線上的最終阻抗稱為特徵阻抗Zo。線徑越寬,距電源/地越近,或隔離層的介電常數越高,特徵阻抗就越小。如果傳輸線和接收端的阻抗不匹配,那麼輸出的電流信號和信號最終的穩定狀態將不同,這就引起信號在接收端產生反射,這個反射信號將傳回信號發射端並再次反射回來。隨著能量的減弱反射信號的幅度將減小,直到信號的電壓和電流達到穩定。這種效應被稱為振盪,信號的振盪在信號的上升沿和下降沿經常可以看到。
(五)、傳輸線效應
基於上述定義的傳輸線模型,歸納起來,傳輸線會對整個電路設計帶來以下效應。
• 反射信號Reflected signals
• 延時和時序錯誤Delay & Timing errors
• 多次跨越邏輯電平門限錯誤False Switching
• 過沖與下沖Overshoot/Undershoot
• 串擾Inced Noise (or crosstalk)
• 電磁輻射EMI radiation
5.1 反射信號
如果一根走線沒有被正確終結(終端匹配),那麼來自於驅動端的信號脈沖在接收端被反射,從而引發不預期效應,使信號輪廓失真。當失真變形非常顯著時可導致多種錯誤,引起設計失敗。同時,失真變形的信號對雜訊的敏感性增加了,也會引起設計失敗。如果上述情況沒有被足夠考慮,EMI將顯著增加,這就不單單影響自身設計結果,還會造成整個系統的失敗。
反射信號產生的主要原因:過長的走線;未被匹配終結的傳輸線,過量電容或電感以及阻抗失配。
5.2 延時和時序錯誤
信號延時和時序錯誤表現為:信號在邏輯電平的高與低門限之間變化時保持一段時間信號不跳變。過多的信號延時可能導致時序錯誤和器件功能的混亂。
通常在有多個接收端時會出現問題。電路設計師必須確定最壞情況下的時間延時以確保設計的正確性。信號延時產生的原因:驅動過載,走線過長。
5.3 多次跨越邏輯電平門限錯誤
信號在跳變的過程中可能多次跨越邏輯電平門限從而導致這一類型的錯誤。多次跨越邏輯電平門限錯誤是信號振盪的一種特殊的形式,即信號的振盪發生在邏輯電平門限附近,多次跨越邏輯電平門限會導致邏輯功能紊亂。反射信號產生的原因:過長的走線,未被終結的傳輸線,過量電容或電感以及阻抗失配。
5.4 過沖與下沖
過沖與下沖來源於走線過長或者信號變化太快兩方面的原因。雖然大多數元件接收端有輸入保護二極體保護,但有時這些過沖電平會遠遠超過元件電源電壓范圍,損壞元器件。
5.5 串擾
串擾表現為在一根信號線上有信號通過時,在PCB板上與之相鄰的信號線上就會感應出相關的信號,我們稱之為串擾。
信號線距離地線越近,線間距越大,產生的串擾信號越小。非同步信號和時鍾信號更容易產生串擾。因此解串擾的方法是移開發生串擾的信號或屏蔽被嚴重干擾的信號。
5.6 電磁輻射
EMI(Electro-Magnetic Interference)即電磁干擾,產生的問題包含過量的電磁輻射及對電磁輻射的敏感性兩方面。EMI表現為當數字系統加電運行時,會對周圍環境輻射電磁波,從而干擾周圍環境中電子設備的正常工作。它產生的主要原因是電路工作頻率太高以及布局布線不合理。目前已有進行 EMI模擬的軟體工具,但EMI模擬器都很昂貴,模擬參數和邊界條件設置又很困難,這將直接影響模擬結果的准確性和實用性。最通常的做法是將控制EMI的各項設計規則應用在設計的每一環節,實現在設計各環節上的規則驅動和控制。
(六)、避免傳輸線效應的方法
針對上述傳輸線問題所引入的影響,我們從以下幾方面談談控制這些影響的方法。
6.1 嚴格控制關鍵網線的走線長度
如果設計中有高速跳變的邊沿,就必須考慮到在PCB板上存在傳輸線效應的問題。現在普遍使用的很高時鍾頻率的快速集成電路晶元更是存在這樣的問題。解決這個問題有一些基本原則:如果採用CMOS或TTL電路進行設計,工作頻率小於10MHz,布線長度應不大於7英寸。工作頻率在50MHz布線長度應不大於1.5英寸。如果工作頻率達到或超過75MHz布線長度應在1英寸。對於GaAs晶元最大的布線長度應為0.3英寸。如果超過這個標准,就存在傳輸線的問題。
6.2 合理規劃走線的拓撲結構
解決傳輸線效應的另一個方法是選擇正確的布線路徑和終端拓撲結構。走線的拓撲結構是指一根網線的布線順序及布線結構。當使用高速邏輯器件時,除非走線分支長度保持很短,否則邊沿快速變化的信號將被信號主幹走線上的分支走線所扭曲。通常情形下,PCB走線採用兩種基本拓撲結構,即菊花鏈(Daisy Chain)布線和星形(Star)分布。
對於菊花鏈布線,布線從驅動端開始,依次到達各接收端。如果使用串聯電阻來改變信號特性,串聯電阻的位置應該緊靠驅動端。在控制走線的高次諧波干擾方面,菊花鏈走線效果最好。但這種走線方式布通率最低,不容易100%布通。實際設計中,我們是使菊花鏈布線中分支長度盡可能短,安全的長度值應該是:Stub Delay <= Trt *0.1.
例如,高速TTL電路中的分支端長度應小於1.5英寸。這種拓撲結構佔用的布線空間較小並可用單一電阻匹配終結。但是這種走線結構使得在不同的信號接收端信號的接收是不同步的。
星形拓撲結構可以有效的避免時鍾信號的不同步問題,但在密度很高的PCB板上手工完成布線十分困難。採用自動布線器是完成星型布線的最好的方法。每條分支上都需要終端電阻。終端電阻的阻值應和連線的特徵阻抗相匹配。這可通過手工計算,也可通過CAD工具計算出特徵阻抗值和終端匹配電阻值。
在上面的兩個例子中使用了簡單的終端電阻,實際中可選擇使用更復雜的匹配終端。第一種選擇是RC匹配終端。RC匹配終端可以減少功率消耗,但只能使用於信號工作比較穩定的情況。這種方式最適合於對時鍾線信號進行匹配處理。其缺點是RC匹配終端中的電容可能影響信號的形狀和傳播速度。
串聯電阻匹配終端不會產生額外的功率消耗,但會減慢信號的傳輸。這種方式用於時間延遲影響不大的匯流排驅動電路。 串聯電阻匹配終端的優勢還在於可以減少板上器件的使用數量和連線密度。
最後一種方式為分離匹配終端,這種方式匹配元件需要放置在接收端附近。其優點是不會拉低信號,並且可以很好的避免雜訊。典型的用於TTL輸入信號(ACT, HCT, FAST)。
此外,對於終端匹配電阻的封裝型式和安裝型式也必須考慮。通常SMD表面貼裝電阻比通孔元件具有較低的電感,所以SMD封裝元件成為首選。如果選擇普通直插電阻也有兩種安裝方式可選:垂直方式和水平方式。
垂直安裝方式中電阻的一條安裝管腳很短,可以減少電阻和電路板間的熱阻,使電阻的熱量更加容易散發到空氣中。但較長的垂直安裝會增加電阻的電感。水平安裝方式因安裝較低有更低的電感。但過熱的電阻會出現漂移,在最壞的情況下電阻成為開路,造成PCB走線終結匹配失效,成為潛在的失敗因素。
6.3 抑止電磁干擾的方法
很好地解決信號完整性問題將改善PCB板的電磁兼容性(EMC)。其中非常重要的是保證PCB板有很好的接地。對復雜的設計採用一個信號層配一個地線層是十分有效的方法。此外,使電路板的最外層信號的密度最小也是減少電磁輻射的好方法,這種方法可採用"表面積層"技術"Build-up"設計製做PCB來實現。表面積層通過在普通工藝 PCB 上增加薄絕緣層和用於貫穿這些層的微孔的組合來實現 ,電阻和電容可埋在表層下,單位面積上的走線密度會增加近一倍,因而可降低 PCB的體積。PCB 面積的縮小對走線的拓撲結構有巨大的影響,這意味著縮小的電流迴路,縮小的分支走線長度,而電磁輻射近似正比於電流迴路的面積;同時小體積特徵意味著高密度引腳封裝器件可以被使用,這又使得連線長度下降,從而電流迴路減小,提高電磁兼容特性。
6.4 其它可採用技術
為減小集成電路晶元電源上的電壓瞬時過沖,應該為集成電路晶元添加去耦電容。這可以有效去除電源上的毛刺的影響並減少在印製板上的電源環路的輻射。
當去耦電容直接連接在集成電路的電源管腿上而不是連接在電源層上時,其平滑毛刺的效果最好。這就是為什麼有一些器件插座上帶有去耦電容,而有的器件要求去耦電容距器件的距離要足夠的小。
任何高速和高功耗的器件應盡量放置在一起以減少電源電壓瞬時過沖。
如果沒有電源層,那麼長的電源連線會在信號和迴路間形成環路,成為輻射源和易感應電路。
走線構成一個不穿過同一網線或其它走線的環路的情況稱為開環。如果環路穿過同一網線其它走線則構成閉環。兩種情況都會形成天線效應(線天線和環形天線)。天線對外產生EMI輻射,同時自身也是敏感電路。閉環是一個必須考慮的問題,因為它產生的輻射與閉環面積近似成正比。
結束語
高速電路設計是一個非常復雜的設計過程,ZUKEN公司的高速電路布線演算法(Route Editor)和EMC/EMI分析軟體(INCASES,Hot-Stage)應用於分析和發現問題。本文所闡述的方法就是專門針對解決這些高速電路設計問題的。此外,在進行高速電路設計時有多個因素需要加以考慮,這些因素有時互相對立。如高速器件布局時位置靠近,雖可以減少延時,但可能產生串擾和顯著的熱效應。因此在設計中,需權衡各因素,做出全面的折衷考慮;既滿足設計要求,又降低設計復雜度。高速PCB設計手段的採用構成了設計過程的可控性,只有可控的,才是可靠的,也才能是成功的!
❼ PCB布線有什麼規則
PCB布線原則
1.連線精簡原則
連線要精簡,盡可能短,盡量少拐彎,力求線條簡單明了,特別是在高頻迴路中,當然為了達到阻抗匹配而需要進行特殊延長的線就例外了,例如蛇行走線等。
2.安全載流原則
銅線的寬度應以自己所能承載的電流為基礎進行設計,銅線的載流能力取決於以下因素:線寬、線厚(銅鉑厚度)、允許溫升等,下表給出了銅導線的寬度和導線面積以及導電電流的關系(軍品標准),可以根據這個基本的關系對導線寬度進行適當的考慮。
3.電磁抗干擾原則
電磁抗干擾原則涉及的知識點比較多,例如銅膜線的拐彎處應為圓角或斜角(因為高頻時直角或者尖角的拐彎會影響電氣性能)雙面板兩面的導線應互相垂直、斜交或者彎曲走線,盡量避免平行走線,減小寄生耦合等。
一)通常一個電子系統中有各種不同的地線,如數字地、邏輯地、系統地、機殼地等,地線的設計原則如下:
a.正確的單點和多點接地
在低頻電路中,信號的工作頻率小於1MHZ,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環流對干擾影響較大,因而應採用一點接地。當信號工作頻率大於10MHZ時,如果採用一點接地,其地線的長度不應超過波長的1/20,否則應採用多點接地法。
b.數字地與模擬地分開
若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應盡量使它們分開。一般數字電路的抗干擾能力比較強,例如TTL電路的雜訊容限為0.4~0.6V,CMOS電路的雜訊容限為電源電壓的0.3~0.45倍,而模擬電路只要有很小的雜訊就足以使其工作不正常,所以螞歲這兩類電路應該分開布局布悶空睜線。
c.接地線應盡量加粗
若接地線用很細的線條,則接地電位會隨電流的變化而變化,使抗噪性能降低。因此應將地線加粗,使它能通過三倍於印製板上的允許電流。如有可能,接地線應在2~3mm以上。
d.接地線構成閉環路
只由數字電路組成的印製板,其接地電路布成環路大多能提高抗雜訊能力。因為環形地線可以減小接地電阻,從而減小接地電位差。
二)配置退藕電容
PCB設計的常規做法之一是在印刷板的各個關鍵部位配置虧手適當的退藕電容,退藕電容的一般配置原則是:
a.電源的輸入端跨接10~100uf的電解電容器,如果印製電路板的位置允許,採用100uf以上的電解電容器抗干擾效果會更好。
b.原則上每個集成電路晶元都應布置一個0.01uf~`0.1uf的瓷片電容,如遇印製板空隙不夠,可每4~8個晶元布置一個1~10uf的鉭電容(最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜捲起來的,這種捲起來的結構在高頻時表現為電感,最好使用鉭電容或聚碳酸醞電容)。
c.對於抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件,如RAM、ROM存儲器件,應在晶元的電源線和地線之間直接接入退藕電容。
d.電容引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能有引線。
三)過孔設計
在高速PCB設計中,看似簡單的過孔也往往會給電路的設計帶來很大的負面效應,為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響,在設計中可以盡量做到:
a.從成本和信號質量兩方面來考慮,選擇合理尺寸的過孔大小。例如對6-10層的內存模塊PCB設計來說,選用10/20mil(鑽孔/焊盤)的過孔較好,對於一些高密度的小尺寸的板子,也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。在目前技術條件下,很難使用更小尺寸的過孔了(當孔的深度超過鑽孔直徑的6倍時,就無法保證孔壁能均勻鍍銅);對於電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗。
b.使用較薄的PCB板有利於減小過孔的兩種寄生參數。
c.PCB板上的信號走線盡量不換層,即盡量不要使用不必要的過孔。
d.電源和地的管腳要就近打過孔,過孔和管腳之間的引線越短越好。
e.在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔,以便為信號提供最近的迴路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多餘的接地過孔。
四)降低雜訊與電磁干擾的一些經驗
a.能用低速晶元就不用高速的,高速晶元用在關鍵地方。
b.可用串一個電阻的方法,降低控制電路上下沿跳變速率。
c.盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼,如RC設置電流阻尼。
d.使用滿足系統要求的最低頻率時鍾。
e.時鍾應盡量靠近到用該時鍾的器件,石英晶體振盪器的外殼要接地。
f.用地線將時鍾區圈起來,時鍾線盡量短。
g.石英晶體下面以及對雜訊敏感的器件下面不要走線。
h.時鍾、匯流排、片選信號要遠離I/O線和接插件。
i.時鍾線垂直於I/O線比平行於I/O線干擾小。
J.I/O驅動電路盡量靠近PCB板邊,讓其盡快離開PCB。對進入PCB的信號要加濾波,從高雜訊區來的信號也要加濾波,同時用串終端電阻的辦法,減小信號反射。
k.MCU無用端要接高,或接地,或定義成輸出端,集成電路上該接電源、地的端都要接,不要懸空。
l.閑置不用的門電路輸入端不要懸空,閑置不用的運放正輸入端接地,負輸入端接輸出端。
m.印製板盡量使用45折線而不用90折線布線,以減小高頻信號對外的發射與耦合。
n.印製板按頻率和電流開關特性分區,雜訊元件與非雜訊元件呀距離再遠一些。
o.單面板和雙面板用單點接電源和單點接地、電源線、地線盡量粗。
p.模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠離數字電路信號線,特別是時鍾。
q.對A/D類器件,數字部分與模擬部分不要交叉。
r.元件引腳盡量短,去藕電容引腳盡量短。
s.關鍵的線要盡量粗,並在兩邊加上保護地,高速線要短要直。
t.對雜訊敏感的線不要與大電流,高速開關線並行。
u.弱信號電路,低頻電路周圍不要形成電流環路。
v.任何信號都不要形成環路,如不可避免,讓環路區盡量小。
w.每個集成電路有一個去藕電容。每個電解電容邊上都要加一個小的高頻旁路電容。
x.用大容量的鉭電容或聚酷電容而不用電解電容做電路充放電儲能電容,使用管狀電容時,外殼要接地。
y.對干擾十分敏感的信號線要設置包地,可以有效地抑制串擾。
z.信號在印刷板上傳輸,其延遲時間不應大於所有器件的標稱延遲時間。
4.印製導線最大允許工作電流
公式:I=KT0.44A0.75
其中:
K為修正系數,一般覆銅線在內層時取0.024,在外層時取0.048;
T為最大溫升,單位為℃;
A為覆銅線的截面積,單位為mil(不是mm,注意);
I為允許的最大電流,單位是A。
5.環境效應原則
要注意所應用的環境,例如在一個振動或者其他容易使板子變形的環境中採用過細的銅膜導線很容易起皮拉斷等。
6.安全工作原則
要保證安全工作,例如要保證兩線最小間距要承受所加電壓峰值,高壓線應圓滑,不得有尖銳的倒角,否則容易造成板路擊穿等。
7.組裝方便、規范原則
走線設計要考慮組裝是否方便,例如印製板上有大面積地線和電源線區時(面積超過500平方毫米),應局部開窗口以方便腐蝕等。
此外還要考慮組裝規范設計,例如元件的焊接點用焊盤來表示,這些焊盤(包括過孔)均會自動不上阻焊油,但是如用填充塊當表貼焊盤或用線段當金手指插頭,而又不做特別處理,(在阻焊層畫出無阻焊油的區域),阻焊油將掩蓋這些焊盤和金手指,容易造成誤解性錯誤;SMD器件的引腳與大面積覆銅連接時,要進行熱隔離處理,一般是做一個Track到銅箔,以防止受熱不均造成的應力集中而導致虛焊;PCB上如果有Φ12或方形12mm以上的過孔時,必須做一個孔蓋,以防止焊錫流出等。
8.經濟原則
遵循該原則要求設計者要對加工,組裝的工藝有足夠的認識和了解,例如5mil的線做腐蝕要比8mil難,所以價格要高,過孔越小越貴等
9.熱效應原則
在印製板設計時可考慮用以下幾種方法:均勻分布熱負載、給零件裝散熱器,局部或全局強迫風冷。
從有利於散熱的角度出發,印製板最好是直立安裝,板與板的距離一般不應小於2cm,而且器件在印製板上的排列方式應遵循一定的規則:
同一印製板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列,發熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上(入口處),發熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流最下。
在水平方向上,大功率器件盡量靠近印刷板的邊沿布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印刷板上方布置,以便減少這些器件在工作時對其他器件溫度的影響。
對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域(如設備的底部),千萬不要將它放在發熱器件的正上方,多個器件最好是在水平面上交錯布局。
設備內印製板的散熱主要依靠空氣流動,所以在設計時要研究空氣流動的路徑,合理配置器件或印製電路板。採用合理的器件排列方式,可以有效地降低印製電路的溫升。
此外通過降額使用,做等溫處理等方法也是熱設計中經常使用的手段。
❽ pcb板如何排班
首先,要考慮答禪早PCB尺寸大小。PCB尺寸過大,印製線條長,阻抗增加,抗雜訊能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸後,再確定特殊元件的清雀位置。最後,根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局。
在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則:
1.盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應盡量遠離。
2.某些元器件或導線之間可能有較高的電位差,應加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。
3.重量超過15 g的元器件、應當用支架加以固定,然後焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件,不宜裝在印製板上,而應裝在整機的機箱底板上,且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。
4.對於電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動襲基開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節,應放在印製板上方便於調節的地方;若是機外調節,其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應。
根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:
1.按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便於信號流通,並使信號盡可能保持一致的方向。
2.以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地拉剜在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。
3.在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易於批量生產。
4.位於電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小於2 mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3:2或4:3。電路板面尺寸大於200 mm✖150 mm時,應考慮電路板所受的機械強度。
❾ PCB多層電路板怎麼設計
1.層數的選擇和疊加原則
確定多層PCB板的層疊結構需要考慮較多的因素。從布線方面來說,層數越多越利於布線 但是制層數越多越利於布線,但是制層數越多越利於布線 板成本和難度也會隨之增加。對於生產廠家來說,層疊結構對稱與否PCB板製造時需要關注的焦 層疊結構對稱與否是 板成本和難度也會隨之增加 層疊結構對稱與否 點,所以層數的選擇需要考慮各方面的需求,以達到最佳的平衡。
對於有經驗的設計人員來說,在完成元器件的預布局後,會對PCB的布線瓶頸處進行重點分析 結 完成元器件的預布局後的布線瓶頸處進行重點分析 頸處進行重點分析。結 完成元器件的預布局後工具分析電路板的布線密度;再綜合有特殊布線要求的信號線如差分線、敏感信號線 有特殊布線要求的信號線如差分線 合其他EDA工具分析電路板的布線密度有特殊布線要求的信號線如差分線、敏感信號線等 的數量和種類來確定信號層的層數 然後根據電源的種類、來確定信號層的層數; 根據電源的種類、 隔離和抗干擾的要求來確定內電層的數目。來確定信號層的層數 根據電源的種類 隔離和抗干擾的要求來確定內電層的數目 這樣,整個電路板的板層數目就基本確定了。
確定了電路板的層數後,接下來的工作便是合理地排列各層電路的放置順序。在這一步驟中,需要考慮的因素主要有以下兩點:
(1)特殊信號層的分布
(2)電源層和地層的分布
如果電路板的層數越多,特殊信號層、地層和電源層的排列組合的種類也就越多,如何來確定哪種組合方式最優也越困難,但總的原則有以下幾條:
地層,利用內電層的大銅膜來為信號層提供屏蔽:
(1)信號層應該與一個內電層相鄰(內部電源 地層),利用內電層的大銅膜來為信號層提供屏蔽。
(2)內部電源層和地層之間應該緊密耦合,也就是說,內部電源層和地層之間的介質厚度應該取較)內部電源層和地層之間應該緊密耦合,也就是說, 小的值,以提高電源層和地層之間的電容,增大諧振頻率。小的值,以提高電源層和地層之間的電容,增大諧振頻率。
(3)電路中的高速信號傳輸層應該是信號中間層,並且夾在兩個內電層之間。這樣兩個內電層的銅膜可以為高速信號傳輸提供電磁屏蔽,同時也能有效地將高速信號的輻射限制在兩個內電層之間,不對外造成干擾。
(4)避免兩個信號層直接相鄰。相鄰的信號層之間容易引入串擾,從而導致電路功能失效;在兩信號層之間加入地平面可以有效地避免串擾。
(5)多個接地的內電層可以有效地降低接地阻抗;例如,A信號層和B信號層採用各自單獨的地平 面,可以有效地降低共模干擾。
(6)兼顧層結構的對稱性。
2.常用的層疊結構
下面通過4層板的例子來說明如何優選各種層疊結構的排列組合方式:
對於常用的4層板來說,有以下幾種層疊方式(從頂層到底層):
(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),POWER(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
(2)Siganl_1(Top),POWER(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
(3)POWER(Top),Siganl_1(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
顯然,方案3電源層和地層缺乏有效的耦合,不應該被採用。
那麼方案1和方案2應該如何進行選擇呢?
一般情況下,設計人員都會選擇方案1作為4層板的結構。原因並非方案2不可被採用,而是一般的PCB板都只在頂層放置元器件,所以採用方案1較為 妥當。但是當在頂層和底層都需要放置元器件,而且內部電源層和地層之間的介質厚度較大,耦合不佳時,就需要考慮哪一層布置的信號線較少。對於方案1而言,底層的信號線較少,可以採用大面積 的銅膜來與POWER層耦合;反之,如果元器件主要布置在底層,則應該選用方案2來制板。
在完成4層板的層疊結構分析後, 下面通過一個6層板組合方式的例子來說明6層板層疊結構的排列 組合方式和優選方法:
(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),Siganl_3(Inner_3),POWER(In)。 方案1採用了4層信號層和2層內部電源/接地層,具有較多的信號層,有利於元器件之間的布線工作,但是該方案的缺陷也較為明顯,表現為以下兩方面:
① 電源層和地線層分隔較遠,沒有充分耦合
② 信號層Siganl_2(Inner_2)和Siganl_3(Inner_3)直接相鄰,信號隔離性不好,容易發生串擾
(2)Siganl_1(Top),Siganl_2(Inner_1),POWER(Inner_2),GND(Inner_3),Siganl_3(In)。
方案2相對於方案1, 電源層和地線層有了充分的耦合, 比方案1有一定的優勢, 但是Siganl_1(Top) 和Siganl_2(Inner_1)以及Siganl_3(Inner_4)和Siganl_4(Bottom)信號層直接相鄰,信號隔 離不好,容易發生串擾的問題並沒有得到解決。
),GND(Inner_1), ),Siganl_2(Inner_2), ),POWER(Inner_3),),GND(3)Siganl_1(Top), ) ( ), ( ), ( ), ( ), (Inner_)。)。
相對於方案1和方案2,方案3減少了一個信號層,多了一個內電層,雖然可供布線的層面減少了,但是該方案解決了方案1和方案2共有的缺陷:
①電源層和地線層緊密耦合
② 每個信號層都與內電層直接相鄰,與其他信號層均有有效的隔離,不易發生串擾
③Siganl_2(Inner_2)和兩個內電層GND(Inner_1)和POWER(Inner_3)相鄰,可以用來傳 ( ) ( ) ( )相鄰,兩個內電層可以有效地屏蔽外界對Siganl_2 Inner_2) 輸高速信號。 高速信號。 兩個內電層可以有效地屏蔽外界對( ) 層的干擾和Siganl_2 Inner_2) ( ) 對外界的干擾。
綜合各個方面,方案3顯然是最優化的一種,同時,方案3也是6層板常用的層疊結構。
通過對以上兩個例子的分析,相信讀者已經對層疊結構有了一定的認識,但是在有些時候,某一個方案並不能滿足所有的要求,這就需要考慮各項設計原則的優先順序問題。遺憾的是由於電路板的板層設 計和實際電路的特點密切相關,不同電路的抗干擾性能和設計側重點各有所不同,所以事實上這些原則並沒有確定的優先順序可供參考。但可以確定的是,設計原則2(內部電源層和地層之間應該緊密耦 設計原則 (內部電源層和地層之間應該緊密耦如果電路中需要傳輸高速信號, 合)在設計時需要首先得到滿足,另外如果電路中需要傳輸高速信號,那麼設計原則3(電路中的高在設計時需要首先得到滿足, 如果電路中需要傳輸高速信號 ( 速信號傳輸層應該是信號中間層,並且夾在兩個內電層之間)就必須得到滿足速信號傳輸層應該是信號中間層,並且夾在兩個內電層之間)就必須得到滿足。
如下是利用99se設計的多層電路板視頻教程。
❿ 電氣櫃中電氣元器件的布局規則有哪些
電氣元器件的布局規則:
1.機械結構方面的要求:外部接插件、顯示器件等安放位置應整齊,特別是板上各種不同
的接插件需從機箱後部直接伸出時,更應從三維角度考慮器件的安放位置。板內部接插件放置上應考慮總裝時機箱內線束的美觀。
2. 散熱方面的要求:板上有發熱較多的器件時應考慮加散熱器甚至風機,並與周圍電解電
容、晶振等怕熱元器件隔開一定距離,豎放的板子應把發熱元器件放置在板的最上面,雙面放元器件時底層不得放發熱元器件。
3. 電磁干擾方面的要求:元器件在電路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題,原則
之一是各元器件之間的引線要盡量短。在布局上,要把模擬信號、高速數字電路、雜訊源(如繼電器、大電流開關以及時鍾電路等)這3部分合理分開,使相互間的信號偶合為最小。隨著電路設計的頻率越來越高,EMI對線路板的影響越來越突出。在畫原理圖時就可以先加上電源濾波用磁環、旁路電容等器件,每個集成電路的電源腳就近都應有一個旁路電容連到地,一般使用0.01~0.1ūF的電容,有的關鍵電路甚至還需要加金屬屏蔽罩。
4. 布線方面的要求:在元器件布局時,必須全局考慮電路板上元器件的布線,一般的原則
是布線最短,應將有連線的元器件盡量放置在一起。