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100 PCB layout and wiring skills

Time:2022-02-09 Views:2303

  現(xiàn)在,雖然有很多軟件可以實(shí)現(xiàn)PCB自動(dòng)布局布線。但是隨著信號(hào)頻率不斷提升,很多時(shí)候,工程師需要了解有關(guān)PCB布局布線的最基本的原則和技巧,才可以讓自己的設(shè)計(jì)完美無缺。


  下面涵蓋了PCB布局布線的相關(guān)基本原理和設(shè)計(jì)技巧,以問答形式解答了有關(guān)PCB布局布線方面的疑難問題。


  1、高頻信號(hào)布線時(shí)要注意哪些問題?


  1.信號(hào)線的阻抗匹配;


  2.與其他信號(hào)線的空間隔離;


  3.對(duì)于數(shù)字高頻信號(hào),差分線效果會(huì)更好;


  2、在布板時(shí),如果線密,過孔就可能要多,當(dāng)然就會(huì)影響板子的電氣性能,請(qǐng)問怎樣提高板子的電氣性能?


  對(duì)于低頻信號(hào),過孔不要緊,高頻信號(hào)盡量減少過孔。如果線多可以考慮多層板;


  3、是不是板子上加的去耦電容越多越好?


  去耦電容需要在合適的位置加合適的值。例如,在你的模擬器件的供電端口就進(jìn)加,并且需要用不同的電容值去濾除不同頻率的雜散信號(hào);


  4、一個(gè)好的板子它的標(biāo)準(zhǔn)是什么?


  布局合理、功率線功率冗余度足夠、高頻阻抗阻抗、低頻走線簡潔。


  5、通孔和盲孔對(duì)信號(hào)的差異影響有多大?應(yīng)用的原則是什么?


  采用盲孔或埋孔是提高多層板密度、減少層數(shù)和板面尺寸的有效方法,并大大減少了鍍覆通孔的數(shù)量。但相比較而言,通孔在工藝上好實(shí)現(xiàn),成本較低,所以一般設(shè)計(jì)中都使用通孔。


  6、在涉及模擬數(shù)字混合系統(tǒng)的時(shí)候,有人建議電層分割,地平面采取整片敷銅,也有人建議電地層都分割,不同的地在電源源端點(diǎn)接,但是這樣對(duì)信號(hào)的回流路徑就遠(yuǎn)了,具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)如何選擇合適的方法?


  如果你有高頻>20MHz信號(hào)線,并且長度和數(shù)量都比較多,那么需要至少兩層給這個(gè)模擬高頻信號(hào)。一層信號(hào)線、一層大面積地,并且信號(hào)線層需要打足夠的過孔到地。這樣的目的是:


  1、對(duì)于模擬信號(hào),這提供了一個(gè)完整的傳輸介質(zhì)和阻抗匹配;


  2、地平面把模擬信號(hào)和其他數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離;


  3、地回路足夠小,因?yàn)槟愦蛄撕芏噙^孔,地有是一個(gè)大平面。


  7、在電路板中,信號(hào)輸入插件在PCB最左邊沿,mcu在靠右邊,那么在布局時(shí)是把穩(wěn)壓電源芯片放置在靠近接插件(電源IC輸出5V經(jīng)過一段比較長的路徑才到達(dá)MCU),還是把電源IC放置到中間偏右(電源IC的輸出5V的線到達(dá)MCU就比較短,但輸入電源線就經(jīng)過比較長一段PCB板)?或是有更好的布局?


  首先你的所謂信號(hào)輸入插件是否是模擬器件?如果是是模擬器件,建議你的電源布局應(yīng)盡量不影響到模擬部分的信號(hào)完整性.因此有幾點(diǎn)需要考慮:


 ?。?)首先你的穩(wěn)壓電源芯片是否是比較干凈,紋波小的電源.對(duì)模擬部分的供電,對(duì)電源的要求比較高.


 ?。?)模擬部分和你的MCU是否是一個(gè)電源,在高精度電路的設(shè)計(jì)中,建議把模擬部分和數(shù)字部分的電源分開.


 ?。?)對(duì)數(shù)字部分的供電需要考慮到盡量減小對(duì)模擬電路部分的影響.


  8、在高速信號(hào)鏈的應(yīng)用中,對(duì)于多ASIC都存在模擬地和數(shù)字地,究竟是采用地分割,還是不分割地?既有準(zhǔn)則是什么?哪種效果更好?


  迄今為止,沒有定論。一般情況下你可以查閱芯片的手冊(cè)。ADI所有混合芯片的手冊(cè)中都是推薦你一種接地的方案,有些是推薦公地、有些是建議隔離地。這取決于芯片設(shè)計(jì)。


  9、何時(shí)要考慮線的等長?如果要考慮使用等長線的話,兩根信號(hào)線之間的長度之差最大不能超過多少?如何計(jì)算?


  差分線計(jì)算思路:如果你傳一個(gè)正弦信號(hào),你的長度差等于它傳輸波長的一半是,相位差就是180度,這時(shí)兩個(gè)信號(hào)就完全抵消了。所以這時(shí)的長度差是最大值。以此類推,信號(hào)線差值一定要小于這個(gè)值。


  10、高速中的蛇形走線,適合在那種情況?有什么缺點(diǎn)沒,比如對(duì)于差分走線,又要求兩組信號(hào)是正交的?  矽源特科技ChipSourceTek


  蛇形走線,因?yàn)閼?yīng)用場合不同而具不同的作用:


  (1)如果蛇形走線在計(jì)算機(jī)板中出現(xiàn),其主要起到一個(gè)濾波電感和阻抗匹配的作用,提高電路的抗干擾能力。計(jì)算機(jī)主機(jī)板中的蛇形走線,主要用在一些時(shí)鐘信號(hào)中,如PCI-Clk,AGPCIK,IDE,DIMM等信號(hào)線。


  (2)若在一般普通PCB板中,除了具有濾波電感的作用外,還可作為收音機(jī)天線的電感線圈等等。如2.4G的對(duì)講機(jī)中就用作電感。


  (3)對(duì)一些信號(hào)布線長度要求必須嚴(yán)格等長,高速數(shù)字PCB板的等線長是為了使各信號(hào)的延遲差保持在一個(gè)范圍內(nèi),保證系統(tǒng)在同一周期內(nèi)讀取的數(shù)據(jù)的有效性(延遲差超過一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)會(huì)錯(cuò)讀下一周期的數(shù)據(jù))。


  如INTELHUB架構(gòu)中的HUBLink,一共13根,使用233MHz的頻率,要求必須嚴(yán)格等長,以消除時(shí)滯造成的隱患,繞線是惟一的解決辦法。一般要求延遲差不超過1/4時(shí)鐘周期,單位長度的線延遲差也是固定的,延遲跟線寬、線長、銅厚、板層結(jié)構(gòu)有關(guān),但線過長會(huì)增大分布電容和分布電感,使信號(hào)質(zhì)量有所下降。所以時(shí)鐘IC引腳一般都接;" 端接,但蛇形走線并非起電感的作用。相反地,電感會(huì)使信號(hào)中的上升沿中的高次諧波相移,造成信號(hào)質(zhì)量惡化,所以要求蛇形線間距最少是線寬的兩倍。信號(hào)的上升時(shí)間越小,就越易受分布電容和分布電感的影響。


  (4)蛇形走線在某些特殊的電路中起到一個(gè)分布參數(shù)的LC濾波器的作用。


  11、在設(shè)計(jì)PCB時(shí),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?


  好的EMI/EMC 設(shè)計(jì)必須一開始布局時(shí)就要考慮到器件的位置, PCB 疊層的安排,重要聯(lián)機(jī)的走法, 器件的選擇等。


  例如時(shí)鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對(duì)外的連接器,高速信號(hào)盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射,器件所推的信號(hào)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(shí)注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲。另外,注意高頻信號(hào)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(dāng)?shù)倪x擇PCB 與外殼的接地點(diǎn)。


  12、請(qǐng)問射頻寬帶電路PCB的傳輸線設(shè)計(jì)有何需要注意的地方?傳輸線的地孔如何設(shè)置比較合適,阻抗匹配是需要自己設(shè)計(jì)還是要和PCB加工廠家合作?


  這個(gè)問題要考慮很多因素.比如PCB材料的各種參數(shù),根據(jù)這些參數(shù)最后建立的傳輸線模型,器件的參數(shù)等.阻抗匹配一般要根據(jù)廠家提供的資料來設(shè)計(jì)。


  13、在模擬電路和數(shù)字電路并存的時(shí)候,如一半是FPGA或單片機(jī)數(shù)字電路部分,另一半是DAC和相關(guān)放大器的模擬電路部分。各種電壓值的電源較多,遇到數(shù)模雙方電路都要用到的電壓值的電源,是否可以用共同的電源,在布線和磁珠布置上有什么技巧?


  一般不建議這樣使用.這樣使用會(huì)比較復(fù)雜,也很難調(diào)試。


  14、您好,請(qǐng)問在進(jìn)行高速多層PCB設(shè)計(jì)時(shí),關(guān)于電阻電容等器件的封裝的選擇的,主要依據(jù)是什么?常用那些封裝,能否舉幾個(gè)例子。


  0402是手機(jī)常用;0603是一般高速信號(hào)的模塊常用;依據(jù)是封裝越小寄生參數(shù)越小,當(dāng)然不同廠家的相同封裝在高頻性能上有很大差異。建議你在關(guān)鍵的位置使用高頻專用元件。


  15、一般在設(shè)計(jì)中雙面板是先走信號(hào)線還是先走地線?


  這個(gè)要綜合考慮.在首先考慮布局的情況下,考慮走線。


  16、在進(jìn)行高速多層PCB設(shè)計(jì)時(shí),最應(yīng)該注意的問題是什么?能否做詳細(xì)說明問題的解決方案。


  最應(yīng)該注意的是你的層的設(shè)計(jì),就是信號(hào)線、電源線、地、控制線這些你是如何劃分在每個(gè)層的。一般的原則是模擬信號(hào)和模擬信號(hào)地至少要保證單獨(dú)的一層。電源也建議用單獨(dú)一層。


  17、請(qǐng)問具體何時(shí)用2層板,4層板,6層板在技術(shù)上有沒有嚴(yán)格的限制?(除去體積原因)是以CPU的頻率為準(zhǔn)還是其和外部器件數(shù)據(jù)交互的頻率為準(zhǔn)?


  采用多層板首先可以提供完整的地平面,另外可以提供更多的信號(hào)層,方便走線。對(duì)于CPU要去控制外部存儲(chǔ)器件的應(yīng)用,應(yīng)以交互的頻率為考慮,如果頻率較高,完整的地平面是一定要保證的,此外信號(hào)線最好要保持等長。


  18、PCB布線對(duì)模擬信號(hào)傳輸?shù)挠绊懭绾畏治觯绾螀^(qū)分信號(hào)傳輸過程中引入的噪聲是布線導(dǎo)致還是運(yùn)放器件導(dǎo)致。


  這個(gè)很難區(qū)分,只能通過PCB布線來盡量減低布線引入額外噪聲。


  19、最近我學(xué)習(xí)PCB的設(shè)計(jì),對(duì)高速多層PCB來說,電源線、地線和信號(hào)線的線寬設(shè)置為多少是合適的,常用設(shè)置是怎樣的,能舉例說明嗎?例如工作頻率在300Mhz的時(shí)候該怎么設(shè)置?


  300MHz的信號(hào)一定要做阻抗仿真計(jì)算出線寬和線和地的距離;電源線需要根據(jù)電流的大小決定線寬 地在混合信號(hào)PCB時(shí)候一般就不用“線”了,而是用整個(gè)平面,這樣才能保證回路電阻最小,并且信號(hào)線下面有一個(gè)完整的平面。

  20、請(qǐng)問怎樣的布局才能達(dá)到最好的散熱效果?

  PCB中熱量的來源主要有三個(gè)方面:


  (1)電子元器件的發(fā)熱;


  (2)PCB本身的發(fā)熱;


  (3)其它部分傳來的熱。


  在這三個(gè)熱源中,元器件的發(fā)熱量最大,是主要熱源,其次是PCB板產(chǎn)生的熱,外部傳入的熱量取決于系統(tǒng)的總體熱設(shè)計(jì),暫時(shí)不做考慮。那么熱設(shè)計(jì)的目的是采取適當(dāng)?shù)拇胧┖头椒ń档驮骷臏囟群蚉CB板的溫度,使系統(tǒng)在合適的溫度下正常工作。主要是通過減小發(fā)熱,和加快散熱來實(shí)現(xiàn)。


  21、可否解釋下線寬和與之匹配的過孔的大小比例關(guān)系?


  這個(gè)問題很好,很難說有一個(gè)簡單的比例關(guān)系,因?yàn)樗麅傻哪M不一樣。一個(gè)是面?zhèn)鬏斠粋€(gè)是環(huán)狀傳輸。您可以在網(wǎng)上找一個(gè)過孔的阻抗計(jì)算軟件,然后保持過孔的阻抗和傳輸線的阻抗一致就行。


  22、在一塊普通的有一MCU控制的PCB電路板中,但沒大電流高速信號(hào)等要求不是很高,那么在PCB的四周最外的邊沿是否鋪一層地線把整個(gè)電路板包起來會(huì)比較好?


  一般來講,就鋪一個(gè)完整的地就可以了。


  23、1、我知道AD轉(zhuǎn)換芯片下面要做模擬地和數(shù)字地的單點(diǎn)連接,但如果板上有多個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片的情況下怎么處理呢?  矽源特科技ChipSourceTek


  2、多層電路板中,多路開關(guān)(multiplexer)切換模擬量采樣時(shí),需要像AD轉(zhuǎn)換芯片那樣把模擬部分和數(shù)字部分分開嗎?


  1、幾個(gè)ADC盡量放在一起,模擬地?cái)?shù)字地在ADC下方單點(diǎn)連接;


  2、取決于MUX與ADC的切換速度,一般ADC的速度會(huì)高于MUX,所以建議放在ADC下方。當(dāng)然,保險(xiǎn)起見,可以在MUX下方也放一個(gè)磁珠的封裝,調(diào)試時(shí)視具體情況來選擇在哪進(jìn)行單點(diǎn)連接。


  24、在常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)電路設(shè)計(jì)中,有的采用把幾個(gè)地連在一起,又這樣的用法嗎?為什么?謝謝!


  不是很清楚您的問題。對(duì)于混合系統(tǒng)肯定會(huì)有幾種類型的地,最終是會(huì)在一點(diǎn)將其連接一起,這樣做的目的是等電勢(shì)。大家需要一個(gè)共同的地電平做參考。


  25、PCB中的模擬部分和數(shù)字部分、模擬地和數(shù)字地如何有效處理,多謝!


  模擬電路和數(shù)字電路要分開區(qū)域放置,使得模擬電路的回流在模擬電路區(qū)域,數(shù)字的在數(shù)字區(qū)域內(nèi),這樣數(shù)字就不會(huì)影響到模擬。模擬地和數(shù)字地處理的出發(fā)點(diǎn)是類似的,不能讓數(shù)字信號(hào)的回流流到模擬地上去。


  26、模擬電路和數(shù)字電路在PCB板設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)地線的設(shè)計(jì)有哪些不同?需要注意哪些問題?


  模擬電路對(duì)地的主要要求是,完整、回路小、阻抗匹配。數(shù)字信號(hào)如果低頻沒有特別要求;如果速度高,也需要考慮阻抗匹配和地完整。


  27、去耦電容一般有兩個(gè),0.1和10的,如果面積比較緊張的情況話,如何放置兩個(gè)電容,哪個(gè)放置背面好些?


  要根據(jù)具體的應(yīng)用和針對(duì)什么芯片來設(shè)計(jì)。


  28、請(qǐng)問老師,射頻電路中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)IQ兩路信號(hào),請(qǐng)問這兩根線的長度是否需要一樣?


  在射頻電路里盡量使用一樣的。


  29、高頻信號(hào)電路的設(shè)計(jì)與普通電路設(shè)計(jì)有什么不同嗎?能以走線設(shè)計(jì)為例簡單說明一下嗎?


  高頻電路設(shè)計(jì)要考慮很多參數(shù)的影響,在高頻信號(hào)下,很多普通電路可以忽略的參數(shù)不能忽略,因此可能要考慮到傳輸線效應(yīng) 。


  30、高速PCB,布線過程中過孔的避讓如何處理,有什么好的建議?


  高速PCB,最好少打過孔,通過增加信號(hào)層來解決需要增加過孔的需求。


  31、PCB板設(shè)計(jì)中電源走線的粗細(xì)如何選?。坑惺裁匆?guī)則嗎?   矽源特科技ChipSourceTek


  可以參考:0.15×線寬(mm)=A,也需要考慮銅厚。


  32、數(shù)字電路和模擬電路在同一塊多層板上時(shí),模擬地和數(shù)字地要不要排到不同的層上?


  不需要這樣做,但模擬電路和數(shù)字電路要分開放置。


  33、一般數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)最多幾個(gè)過孔比較合適?(120Mhz以下的信號(hào))


  最好不要超過兩個(gè)過孔。


  34、在即有模擬電路又有數(shù)字電路的電路中,PCB板設(shè)計(jì)時(shí)如何避免互相干擾問題?


  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(shù)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(diǎn)大或者模擬部分非常敏感,可以考慮用屏蔽罩 。


  35、對(duì)于高速線路板,到處都可能存在寄生參數(shù),面對(duì)這些寄生參數(shù),我們是精確各種參數(shù)然后再來消除,還是采用經(jīng)驗(yàn)方法來解決?應(yīng)該如何平衡這種效率與性能的問題?


  一般來說要分析寄生參數(shù)對(duì)于電路性能的影響.如果影響不能忽略,就一定要考慮解決和消除。


  36、多層板布局時(shí)要注意哪些事項(xiàng)?


  多層板布局時(shí),因?yàn)殡娫春偷貙釉趦?nèi)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(shí)連到了地平面上,最后是要為一些重要的信號(hào)加一些測試點(diǎn),方便調(diào)試的時(shí)候進(jìn)行測量。


  37、如何避免高速信號(hào)的crosstalk?


  可以讓信號(hào)線離的遠(yuǎn)一些,避免走平行線,通過鋪地或加保護(hù)來起到屏蔽作用,等等。


  38、請(qǐng)問在多層板設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用到電源平面,可是在雙層板中需要設(shè)計(jì)電源平面嗎?


  很難,因?yàn)槟愀鞣N信號(hào)線在雙層布局已經(jīng)差不多了。


  39、PCB板的厚度對(duì)電路有什么影響嗎?一般是如何選取的?   矽源特科技ChipSourceTek


  厚度在作阻抗匹配時(shí)比較重要,PCB廠商會(huì)詢問阻抗匹配是在板厚為多少時(shí)進(jìn)行計(jì)算的,PCB廠商會(huì)根據(jù)你的要求進(jìn)行制作。


  40、地平面可以使信號(hào)最小回路,但是也會(huì)和信號(hào)線產(chǎn)生寄生電容,這個(gè)應(yīng)該怎么取舍?  矽源特科技ChipSourceTek


  要看寄生電容對(duì)信號(hào)是否有不可忽略的影響.如果不可忽略,那就要重新考慮。  


  41、LDO輸出當(dāng)做數(shù)字電源還是模擬電源意思是數(shù)字跟模擬哪個(gè)先接電源輸出好?


  如果想用一個(gè)LDO來為數(shù)字和模擬提供電源,建議先接模擬電源,模擬電源經(jīng)過LC濾波后,為數(shù)字電源。


  42、請(qǐng)問應(yīng)該在模擬Vcc和數(shù)字Vcc之間用磁珠,還是應(yīng)該在模擬地和數(shù)字地之間用磁珠呢?


  模擬VCC經(jīng)過LC濾波后得到數(shù)字VCC,模擬地和數(shù)字地間用磁珠。


  43、LVDS等差分信號(hào)線如何布線?


  一般需要注意:所有布線包括周圍的器件擺放、地平面都需要對(duì)稱。


  44、一個(gè)好的PCB設(shè)計(jì),需要做到自身盡量少的向外發(fā)射電磁輻射,還要防止外來的電磁輻射對(duì)自身的干擾,請(qǐng)問防止外來的電磁干擾,電路需要采取哪些措施呢?


  最好的方法是屏蔽,阻止外部干擾進(jìn)入。電路上,比如有INA時(shí),需要在INA前加RFI濾波器濾除RF干擾。


  45、采用高時(shí)鐘頻率的快速集成電路芯片電路,在PCB板設(shè)計(jì)時(shí)如何來解決傳輸線效應(yīng)的問題?


  這個(gè)快速集成電路芯片是什么芯片?如果是數(shù)字芯片,一般不用考慮.如果是模擬芯片,要看傳輸線效應(yīng)是否大到影響芯片的性能 。


  46、在一個(gè)多層的PCB設(shè)計(jì)中,是否還需要覆銅呢?如果覆銅的話應(yīng)該將其連接到哪一層?


  如果內(nèi)部有完整的地平面和電源平面,則頂層和底層可以不敷銅。


  47、在高速多層PCB設(shè)計(jì)時(shí),進(jìn)行阻抗仿真一般怎么進(jìn)行,利用什么軟件?有什么要特別注意的問題嗎?


  你可以采用Multisim軟件來仿真電阻電容效應(yīng)。


  48、有些器件的引腳較細(xì),但是PCB板上走線較粗,連接后會(huì)不會(huì)造成阻抗不匹配的問題?如果有該如何解決?


  要看是什么器件.而且器件的阻抗一般在數(shù)據(jù)手冊(cè)上給出,一般和引腳粗細(xì)關(guān)系不大。


  49、差分線一般都需要等長如果實(shí)在在LAYOUT中有困難實(shí)現(xiàn),是否有其他補(bǔ)救措施?  矽源特科技ChipSourceTek


  可以通過走蛇形線來解決等長的問題,現(xiàn)在大多數(shù)的PCB軟件都可以自動(dòng)走等長線,很方便。


  50、在用萬用表測量芯片的模擬地與數(shù)字地接口的時(shí)候是導(dǎo)通的,這樣模擬地域數(shù)字地不就是多點(diǎn)連接了嗎?    矽源特科技ChipSourceTek


  芯片內(nèi)部的地管腳都是連接在一起的。但是在PCB板上仍然需要連接。最理想的單點(diǎn)接地,應(yīng)該是要了解芯片內(nèi)部模擬和數(shù)字部分的連接點(diǎn)位置,然后把PCB板上的單點(diǎn)連接位置也設(shè)計(jì)在芯片的模擬和數(shù)字分界點(diǎn)。


  51、由于受到板子尺寸的限制,我的電路板采用兩面貼片焊接芯片,板子上走了很多的過孔,信號(hào)線也走在附近,這樣走線會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾嗎?


  如果是低速數(shù)字信號(hào),應(yīng)該問題不大。否則肯定會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。


  52、數(shù)字線在考慮要不要做阻抗匹配時(shí),是看信號(hào)傳出至反射回來時(shí),總時(shí)間是否超過上升沿的20%,若超過則需阻抗匹配。請(qǐng)問模擬線要不要阻抗匹配?怎樣考慮?


  低頻的模擬信號(hào)是不需要匹配的,射頻的模擬信號(hào)當(dāng)然也要考慮匹配問題。


  53、關(guān)于完整的地平面,在使用AD/DA芯片的板子上,如果層數(shù)比較多,可以提供一個(gè)完整的模擬地和一個(gè)完整的數(shù)字地;也可以在這兩層地平面上都分別劃分模擬地,數(shù)字地。二者孰優(yōu)孰劣?


  一般來講,都會(huì)鋪完整的地平面。除非是一些特殊的情況,比如板子的模擬部分和數(shù)字部分是明顯分開的,可以很容易地區(qū)分開。


  54、用磁珠或MECCA連接數(shù)字、模擬地時(shí),是利用其頻率特性,使數(shù)字地中高頻成分不影響模擬地,同時(shí)保證二者電平相等。那么,0ohm電阻連接數(shù)字、模擬地有什么作用,有時(shí)還只用一小塊銅連接,能分析一下嗎?


  磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器,只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用,使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率,以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無法預(yù)知的情況,磁珠不合。0歐電阻相當(dāng)于很窄的電流通路,能夠有效地限制環(huán)路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗),這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。銅皮類似于0ohm電阻。)


  55、如何避免布線時(shí)引入的噪聲?


  數(shù)字地與模擬地要單點(diǎn)接地,否則數(shù)字地回流會(huì)流過模擬地對(duì)模擬電路造成干擾。


  56、PCB如何預(yù)防PWM等突變信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)(如運(yùn)放)產(chǎn)生的干擾,又如何進(jìn)行測試這種干擾(輻射干擾或傳導(dǎo)干擾)的大小?除布局布線需要注意外,有無其他方法來進(jìn)行抑制(除屏蔽的手段)


  要從運(yùn)放的幾個(gè)接口入手,輸入端要防止空間耦合干擾和PCB串?dāng)_(布局改善);電源需要不同容值去耦電容。測試可以用示波器的探頭測試上面說的位置,判斷出干擾從何而來。PWM信號(hào)如果是通過低通濾波變成直流控制電壓的話,可以考慮就進(jìn)做濾波,或者并聯(lián)對(duì)地一個(gè)小電容,讓PWM的波形變圓,減少高頻分量。


  57、請(qǐng)問,在電路板中,一個(gè)ARM或者FPGA經(jīng)常會(huì)向外連接很多RAM,F(xiàn)LAH這樣的器件,請(qǐng)問這些主芯片與這些存儲(chǔ)器之間的連線需要注意什么,過孔的數(shù)目有什么限制么?數(shù)字信號(hào)中常用的過孔孔徑大小是多少?過孔孔徑的大小對(duì)信號(hào)的影響大么?


  如果速度大于100MHz,則一根信號(hào)線上的過孔最好不要超過兩個(gè),過孔不能太小,一般,10個(gè)mil的孔徑即可。


  58、請(qǐng)問在布雙面板(高頻是)的時(shí)候,頂層地和底層地相連時(shí)的過孔也是越少越好嗎?那么要怎么放過孔比較合理呢?


  過孔少是針對(duì)信號(hào)線,如果是地的過孔,適當(dāng)?shù)亩嘁恍?huì)減少地回路和阻抗。放的原則是就進(jìn)器件。


  59、LVDS信號(hào)布線應(yīng)該注意哪些?如何布線?


  平行等長;   


  60、請(qǐng)問數(shù)據(jù)線并行布線是不是為了相互干擾?


  并行走線要注意線與線的間距,防止串?dāng)_發(fā)生。


  61、在一塊4層板,布有一整個(gè)采集系統(tǒng),有模擬放大、數(shù)字采集、MCU。布好后,如何測量此系統(tǒng)的輸入阻抗,如何做到系統(tǒng)的輸入阻抗和傳感器匹配,如何匹配,有沒有相關(guān)的設(shè)計(jì)原則?


  不知道您的模擬信號(hào)的頻率多高,如果不高則不需要阻抗匹配。阻抗匹配可以用一些仿真軟件計(jì)算PCB的阻抗。例如AppCAD。器件的阻抗可以通過手冊(cè)查詢。


  62、經(jīng)常會(huì)看到PCB板上有很多地孔,這些地孔是越多越好嗎?有什么規(guī)則嗎?


  不是.要盡量減少過孔的使用,在不得不使用過孔時(shí),也要考慮減少過孔對(duì)電路的影響。


  63、在多層板布線的時(shí)候難免會(huì)有跨平面的現(xiàn)象。我們現(xiàn)在的做飯是在割平面時(shí)盡量優(yōu)先照顧到差分線不跨平面。但有一次以為老師的說法是單端的不能跨,差分的反倒沒那么嚴(yán)格。請(qǐng)教下老師對(duì)此的看法?


  單端和差分信號(hào)在跨越地平面后都得回流回去,如果回流繞很大圈才回去,一樣會(huì)感應(yīng)更多的干擾進(jìn)來,如果差分線上的噪聲一樣,則會(huì)彼此抵消,所以是有一定道理的。


  64、在高速多層PCB設(shè)計(jì)時(shí),數(shù)字地和模擬地怎么區(qū)分?是根據(jù)器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)中說明的進(jìn)行連接嗎?


  高速設(shè)計(jì)不用分?jǐn)?shù)字地和模擬地。


  65、對(duì)PCB走線的熔斷電流如何考慮??PCB走線多大電流時(shí)會(huì)熔斷,和哪些因素有關(guān)?


  參考0.15×線寬(mm)=A,這時(shí)最大電流。設(shè)計(jì)時(shí)候不能用熔斷電流做預(yù)算。這樣就是銅線的截面積。


  66、請(qǐng)問,在信號(hào)輸入輸出接口和電源輸入接口等方面需要做哪些保護(hù)?電源為220V輸入轉(zhuǎn)直流時(shí),在實(shí)際應(yīng)用時(shí),需要采取哪些防護(hù)措施?


  TVS管,保險(xiǎn)絲這些在電源上是必須的。信號(hào)的話,看情況也得加TVS管,及二極管來保護(hù)模擬電路輸入出現(xiàn)大電壓的情況。


  67、見PCB板的布線折彎時(shí)有45度角和圓弧兩種,有何優(yōu)缺點(diǎn),怎么選擇?  矽源特科技ChipSourceTek


  從阻抗匹配的角度,這兩種線都可以做成匹配的彎角。但是圓角可能不好加工。


  68、在高頻走線中如果尺寸受限,最常用的走線方法或者說合理的走線方法有那些?比如說蛇形走線,可以嗎?


  不好,會(huì)引入更多寄生參數(shù)。


  69、請(qǐng)問在使用儀表放大器時(shí)關(guān)鍵的輸入型號(hào),我在器件層其周圍還有必要覆銅嗎,我在器件的底層已經(jīng)覆銅了。還有儀表放大器的反饋電阻我是用直插的,引線就長了,換成貼片的電阻溫漂和精度就達(dá)不到要求,請(qǐng)問該怎樣處理?


  一般儀放芯片資料會(huì)有推薦的Layout的方法及圖,可以參考。保證引線短和粗是必須的。選用貼片低精度的電阻還是直插高精度的電阻哪種好,得看具體調(diào)試的結(jié)果。


  70、PCB軟件可以自動(dòng)布線,但器件的位置布局是不是得手動(dòng)放置?  矽源特科技ChipSourceTek


  最好布局布線都手動(dòng)完成。


  71、在做PCB板制板時(shí),PCB選材有沒有什么特殊的規(guī)定或是一般如何選材?我現(xiàn)在在制作高頻信號(hào)電路板,請(qǐng)問您最好選擇什么材質(zhì)的PCB板較好?


  目前較多采用的高頻電路板基材是氟糸介質(zhì)基板,如聚四氟乙烯(PTFE),平時(shí)稱為特氟龍,通常應(yīng)用在5GHz以上。做板時(shí)跟PCB廠商說明即可。


  72、我是PCB設(shè)計(jì)的初學(xué)者,我想了解下去耦電容的選型規(guī)則是什么?還有值的大小怎么計(jì)算?


  一般情況,對(duì)于電源產(chǎn)生部分,要用10u和0.1u的電容去耦,要同時(shí)考慮高頻和低頻的去耦;對(duì)于其他原件一般都是用0.1u的電容在電源部分去耦。


  73、一個(gè)5khz的脈沖信號(hào)在板子上走20cm長,10mil寬的走線之后,其衰減能達(dá)到多少呢?


  不同的材質(zhì)的PCB的寄生參數(shù)不同,可以根據(jù)你使用的寄生參數(shù)建立模型來計(jì)算。


  74、在高頻中走的微帶線走線與地平面的距離有什么要求嗎?比如說大于1mm。還是沒有太大的要求,只要差不多就可以了?還是要按共面波導(dǎo)計(jì)算?


  一定要用共面波導(dǎo)或者微帶線的阻抗仿真計(jì)算。


  75、如何布線才能盡可能地降低線間高頻信號(hào)的串?dāng)_?


  高頻信號(hào)匹配好會(huì)減少反射,同樣也會(huì)減少輻射。


  76、想請(qǐng)問在DC-DCConvertIC,在IC下方需要連接到地平面,透過Via連接到地平面,Via孔的數(shù)量多與少影響程度為何?  矽源特科技ChipSourceTek


  一般可以根據(jù)參考設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì).由于電流較大,可能需要一定數(shù)量的Via。


  77、阻抗匹配時(shí),若引腳給出的阻抗值為復(fù)數(shù),即既有阻抗部分又有電抗部分,這時(shí)阻抗匹配如何做?光考慮電阻部分嗎?


  考慮共軛匹配,將阻抗的虛部抵消。


  78、高頻中集中參數(shù)和分布參數(shù)那種比較好?要怎么選擇這兩種方法比較合適呢?謝謝!


  分布方法,精度較高,但比較復(fù)雜;集總方式相對(duì)簡化,但有一定誤差。


  79、雙層板連接上下覆銅地的過孔分布有何要求?


  一般來講只是為了提高連通性的話,應(yīng)該對(duì)分別沒有太多要求。


  80、如何在中頻應(yīng)用中,如何平衡放大器輸入端的寄生電感和寄生電容?


  一般來講寄生電感和電容對(duì)中頻電路的影響較小,可以忽略.只要保證不引入大的寄生電容和電感值就行了。


  81、怎樣能有效減少電路元件間的干擾影響,以及放大器如何布局才能最大限度的抑制紋波的引入?


  減少干擾的原則是:


  1、減少輻射端;


  2、加強(qiáng)被干擾的隔離、屏蔽和退偶;


  紋波減少的原則也是:


  1、減少開關(guān)電源的紋波輸出;


  2、足夠的退偶濾波;


  82、6層設(shè)計(jì)時(shí),層的分配技巧,那些走線要走中間層?


  看你的設(shè)計(jì)了。原則是保證模擬信號(hào)線和模擬地有單獨(dú)兩層。


  83、在模擬地和數(shù)字地相連時(shí),采用的方法是否在數(shù)字地處接一個(gè)合適的磁珠到模擬地?那這個(gè)磁珠要怎么選呢?


  磁珠主要是起到隔離高頻噪聲的作用,不同的磁珠濾波頻率不同,所以要根據(jù)板上噪聲的情況來選擇合適的器件。


  84、請(qǐng)問對(duì)于高于5G以上的訊號(hào)布局有何要注意的地方?


  既要考慮傳輸線效應(yīng),又要考慮寄生效應(yīng),還有EMI的問題。


  85、電路中有高速邏輯器件時(shí),最大布線長度為多大?


  布線不怕長,就怕不對(duì)稱或者有比較大的差,這樣容易因?yàn)闀r(shí)延造成錯(cuò)誤的邏輯。


  86、在高速數(shù)字電路板中,有多個(gè)不同電壓值的電源,鋪電源平面時(shí)應(yīng)該盡量采用多層電源平面還是在同一層電源平面上分開布置好?


  可以在一個(gè)平面上多個(gè)電壓,注意之間隔離開。也可以把最重要的電源單獨(dú)走一層,這樣保證它不受其他電源干擾。


  87、在走差分線的時(shí)候由于空間限制,不能完全等距等長,請(qǐng)問是等距優(yōu)先還是等長優(yōu)先?


  等長可以保證阻抗匹配,但是不等距實(shí)際上對(duì)差分匹配也有影響,需要仿真測試。


  88、在PCB布局中,如何減少電磁干擾?另外哪些模塊應(yīng)該距離主控制芯片近一點(diǎn)?


  對(duì)于主控制器,主要傳輸數(shù)字信號(hào),所以模擬和電源部分應(yīng)遠(yuǎn)離控制器;對(duì)于減小電磁干擾,需要注意匹配,去耦,布局布線,分層等問題,建議參考一些資料。


  89、考慮信號(hào)完整性時(shí),如果只知道數(shù)字芯片的頻率是1GHZ,一般會(huì)估算他的上升時(shí)間是為周期的1/10,即0.1ns。有何依據(jù)嗎?


  這是一個(gè)一般性原則,沿的速度取決于器件輸出口的速度。如果太慢會(huì)影響判決。再快了芯片工藝達(dá)不到了。


  90、你好,請(qǐng)問ARM芯片提高電源的抗干擾,除了在電源輸入端接入TVS管之外,電源輸入端的輸入腳要接電感比較好,還是磁珠比較好


  一般會(huì)使用磁珠。


  91、你好,pcb板在線能不能仿真一下,也就是怎么驗(yàn)證下板子有沒有問題,謝謝?


  有些PCB軟件可以做一些走線檢查和完整性分析,例如cadence。


  92、在pcb布線時(shí)有些人在信號(hào)的輸入輸出端串一個(gè)電阻進(jìn)行端接,這個(gè)作用大嗎?要如何選擇這個(gè)電阻呢?那些地方需要這樣做呢?謝謝!


  這要看串聯(lián)電阻的作用,有的是起到限流作用的,有的可能是做阻抗匹配。


  93、對(duì)影響電源的高速脈沖串有什么好的抑制方案或者成比較系統(tǒng)的處理方法嗎?


  您所謂的高速脈沖串,無非就是不同頻率的干擾信號(hào),采用不同值的電容退偶。


  94、高速PCB對(duì)板材有什么特殊要求沒有?


  高頻電路對(duì)PCB材料有要求.在高頻下要考慮傳輸線效應(yīng)。


  95、關(guān)于信號(hào)線的阻抗匹配,請(qǐng)作點(diǎn)介紹和作法?


  頻率較低場合,需要考慮信號(hào)線的寬度和電流的承載能力的關(guān)系,高頻時(shí),需要考慮匹配等長等問題。


  96、高頻信號(hào)線的抗干擾措施有哪些?布線時(shí)應(yīng)注意哪些方面?


  這個(gè)問題比較寬泛,很難一兩句話說清楚。


  97、為什么高速信號(hào)不用分?jǐn)?shù)字和模擬地?


  因?yàn)轵?qū)動(dòng)器端可以調(diào)整輸出相位差,PCB布局好了再調(diào)整就很難了,接收端直接輸入了,無法調(diào)整。


  98、關(guān)于差分線的等長補(bǔ)償,您為何就直接建議在驅(qū)動(dòng)器端補(bǔ)償呢?能解釋一下嗎?EricBogatin的書中也只是給出結(jié)論,但無解釋。


  驅(qū)動(dòng)端有些芯片有調(diào)整功能,PCB線設(shè)計(jì)好不容易改了,接受端直接輸入一般都沒有時(shí)延調(diào)整的功能。


  99、在高頻選用制板材料時(shí),介電常數(shù)是不是越小越好呢?謝謝!


  意味著寄生電容小,然而對(duì)于信號(hào)線特征阻抗的設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)介電常數(shù)是有要求的,不能一概而論。


  100、多大頻率的晶振要考慮MCU與晶振間的走線方式?


  晶振與MCU應(yīng)盡量靠近,用最短的直線連接。


  101、開關(guān)電源過來的直流電上面帶有100mv左右的噪聲,應(yīng)該如何有效地濾除?


  可以考慮加一級(jí)調(diào)制器LDO產(chǎn)品穩(wěn)定電源,或者考慮適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙轂V除紋波。


  102、模擬電源是否也可以鋪平面,是否和地的作用相同?


  電源當(dāng)然可以鋪平面。若不能鋪平面,電源線要盡量粗。


  103、請(qǐng)問專家,兩層電路板的覆銅,什么時(shí)候選擇兩面均覆,什么時(shí)候僅選擇一面覆銅呢?


  如果能保證一面是全地平面的話,可以只鋪一層。


  104、請(qǐng)問在高頻(1GHz以上)板的設(shè)計(jì)中,過孔的大小及過孔間距有什么要求?阻抗匹配時(shí)需要考慮到的因素有哪些?板材需要注意么?差分走線與地平面的距離有什么注意事項(xiàng)?


  如何需要綜合考慮以上指標(biāo),建議做整體的電路仿真和調(diào)試,寄生效應(yīng)會(huì)影響仿真效果,需要進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證和嘗試。



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