硬件工程師需要了解的PCB設計問題

和平精英灵敏度 www.2325477.com 發布時間:2019-06-11 責任編輯:xueqi

【導讀】以下總結了硬件工程師需要了解PCB設計7個方面的問題,比如:在進行高速多層PCB設計時,關于電阻電容等器件的封裝的選擇的,主要依據是什么?常用哪些封裝?
 

1問:在進行高速多層PCB設計時,關于電阻電容等器件的封裝的選擇的,主要依據是什么?常用哪些封裝,能否舉幾個例子。
 
答:0402是手機常用;0603是一般高速信號的??槌S?;依據是封裝越小寄生參數越小,當然不同廠家的相同封裝在高頻性能上有很大差異。建議在關鍵的位置使用高頻專用元件。
 
2問:多層板布局時需要注意哪些事項?
 
答:多層板布局時,因為電源和地層在內層,要注意不要有懸浮的地平面或電源平面,另外要確保打到地上的過孔確實連到了地平面上,最后是要為一些重要的信號加一些測試點,方便調試的時候進行測量。
 
3問:通孔和盲孔對信號的差異影響有多大?應用的原則是什么?
 
答:采用盲孔或埋孔是提高多層板密度、減少層數和板面尺寸的有效方法,并大大減少了鍍覆通孔的數量。但相比較而言,通孔在工藝上好實現,成本較低,所以一般設計中都使用通孔。
 
4問:在設計PCB 時,如何考慮電磁兼容性 EMC/EMI,具體需要考慮哪些方面?采取哪些措施?
 
答:好的 EMI/EMC 設計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置, PCB 疊層的安排,重要聯機的走法,器件的選擇等。例如時鐘產生器的位置盡量不要靠近對外的連接器,高速信號盡量走內層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續以減少反射,器件所推的信號之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分,選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應是否符合需求以降低電源層噪聲。另外,注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗 loop impedance 盡量小)以減少輻射, 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍,最后,適當的選擇PCB 與外殼的接地點(chassis ground)。
 
5問:高速 PCB,布線過程中過孔的避讓如何處理,有什么好的建議?
 
答:高速 PCB,最好少打過孔,通過增加信號層來解決需要增加過孔的需求。
 
6問:在即有模擬電路又有數字電路的電路中,PCB 板設計時如何避免互相干擾問題?
 
答:模擬電路如果匹配合理輻射很小,一般是被干擾。干擾源來自器件、電源、空間和 PCB;數字電路由于頻率分量很多,所以肯定是干擾源。解決方法一般是,合理器件的布局、電源退偶、PCB 分層,如果干擾特點大或者模擬部分非常敏感,可以考慮用屏蔽罩 。
 
7問:怎樣判斷PCB板設計時需要多少層?
 
答:從走線密度、BGA和信號3方面考慮:
 
1. 走線密度
 
一般來說,PCB先布局,再來評估板子的層數;布局完后,就可以看到板子的信號流向,走線順不順(考慮交叉線),需要幾個走線層。評估重點在飛線最密集的區域,因為最密集區域的走線理順,其他稀松的區域就easy了;
 
2. BGA:
 
當有PCB上BGA時候,評估重點在于BGA的深度(就是焊盤至中間焊盤(一般為電源或者地的焊盤)的個數),BGA焊盤的間距在0.65mm以上的時候,兩個深度的焊盤走一層信號線;
 
3. 信號考慮:
 
基于信號質量的考慮,都需要添加地層(屏蔽籠子),進行電磁干擾屏蔽,增加回流路徑。比如一般來說可以toplayer-signal1-signal2-bottom,但是為了得到更好的、更加穩定的信號,可以設計成toplayer-GND-signal1-signal2-PWM-bottom(但一般都不會這樣,因為成本原因)。
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