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PCB设计

PCB板设计时如何抗ESD?

demi /

来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤,例如穿透元器件内部薄的绝缘层;损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极;CMOS器件中的触发器锁死;短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结;熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏,需要采取多种技术手段进行防范。

基于PROTEL的高速PCB设计

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探讨使用PROTEL设计软件实现高速电路印制电路板设计的过程中,需要注意的一些布局与布线方面的相关原则问题,提供一些实用的、经过验证的高速电路布局、布线技术,提高了高速电路板设计的可靠性与有效性。结果表明,该设计缩短了产品研发周期,增强市场竞争能力。

<strong>1、问题的提出</strong>

随着电子系统设计复杂性和集成度的大规模提高,时钟速度和器件上升时间越来越快,高速电路设计成为设计过程的重要部分。在高速电路设计中,电路板线路上的电感与电容会使导线等效成为一条传输线。端接元件的布局不正确或高速信号的错误布线都会引起传输线效应问题,从而使系统输出不正确的数据、电路工作不正常甚至完全不工作。基于传输线模型,归纳起来,传输线会对电路设计带来信号反射、串扰、电磁干扰、电源与接地噪声等不良效应。

为了设计出能够可靠性工作的高速PCB电路板,必须对设计进行充分细致的考虑,解决布局布线时可能产生的一些不可靠的问题,缩短产品的研发周期,提高市场竞争力。

<strong>2、高频系统的布局设计</strong>

PCB设计工程师都要懂的一些基础术语!

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1)焊端 termination:无引线表面组装元器件的金属化电极。

2)片状元件 chip component:任何有两个焊端的无引线表面组装无源器件的通称。例如电阻器、电容器、电感器等。

3)密耳 mil:英制长度计量单位,1mil = 0.001inch(英寸)=0.0254 mm(毫米),如无特殊说明,本规范中所用的英制与国标单位的换算均为1mil=0.0254mm。

4)印制电路板 PCB:printed circuit board:完成印制线路或印制电路工艺加工的板子的通称。包括刚性及挠性的单面板、双面板和多层板。

5)焊盘图形简称焊盘 land pattern/pad:位于印制电路板的元件安装面,作为相对应的表面组装元件互连用的导体图形。

6)封装 print package:在印制电路板上按元器件实际尺寸(投影)和引脚规格等做出的,由多个焊盘和表面丝印组成的元器件组装图形。

7)通孔 through hole:用于连接印制电路板面层与底层的电镀通路,于插装元件之用。

8)波峰焊 wave soldering:预先装有元器件的印制电路板沿着一个方向,通过一种稳定的、连续不断的熔融的焊料波峰进行焊接。

PCB设计中消除电源噪声的方法有哪些?

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1、注意板上通孔:通孔使得电源层上需要刻蚀开口以留出空间给通孔通过。而如果电源层开口过大,势必影响信号回路,信号被迫绕开,回路面积增大,噪声加大。同时如果一些信号线都集中在开口附近,共用这一段回路,公共阻抗将引发串扰。

2、连接线需要足够多的地线:每一信号需要有自己的专有的信号回路,而且信号和回路的环路面积尽可能小,也就是说信号与回路要并行。

3、模拟与数字电源的电源要分开:高频器件一般对数字噪音非常敏感,所以两者要分开,在电源的入口处接在一起,若信号要跨越模拟和数字两部分的话,可以在信号跨越处放置一条回路以减小环路面积。

4、避免分开的电源在不同层间重叠:否则电路噪声很容易通过寄生电容耦合过去。

5、隔离敏感元件:如PLL。

6、放置电源线:为减小信号回路,通过放置电源线在信号线边上来实现减小噪声。

来源:网络

从原理图到PCB设计流程,你一定要知道

demi /

<strong>PCB设计</strong>

在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析。

<strong>从原理图到PCB设计流程</strong>

建立元件参数 -&gt; 输入原理网表 -&gt; 设计参数设置 -&gt; 手工布局 -&gt; 手工布线 -&gt; 验证设计 -&gt; 复查 -&gt; CAM输出。

<strong>参数设置</strong>

相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。

焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开。

细数在PCB设计中会遇到的八种阻抗计算模型!

demi /

<strong>1、外层单端阻抗计算模型</strong>

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H1: 介质厚度Er1: 介电常数W1:阻抗线底部宽度W2:阻抗线顶部宽度T1:成品铜厚C1:基材的阻焊厚度C2:铜皮或走线上的阻焊厚度CEr:阻焊的介电常数

这种阻抗计算模型适用于:外层线路印阻焊后的单端阻抗计算。

<strong>2、外层差分阻抗计算模型</strong>

PCB设计之模拟电路VS数字电路

judy /

本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。

工程领域中的数字设计人员和板设计专家在不断增加,这反映了行业的发展趋势。尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展,但仍然存在,而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处,但要获得更好的结果时,由于其布线策略不同,简单电路布线设计就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。

<strong>模拟和数字布线策略的相似之处</strong>

<strong>旁路或去耦电容</strong>

在布线时,模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容,都需要靠近其电源引脚连接一个电容,此电容值通常为0.1uF。系统供电电源侧需要另一类电容,通常此电容值大约为10uF。

这些电容的位置如图1所示。电容取值范围为推荐值的1/10至10倍之间。但引脚须较短,且要尽量靠近器件(对于0.1uF电容)或供电电源(对于10uF电容)。

PCB设计之那些你必须要掌握的设计要领

judy /

在设计中,布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB设计成功的第一步。

尤其是预布局,是思考整个电路板,信号流向、散热、结构等架构的过程。如果预布局是失败的,后面的再多努力也是白费。

<strong>1、考虑整体</strong>

一个产品的成功与否,一是要注重内在质量,二是兼顾整体的美观,两者都较完美才能认为该产品是成功的。

在一个PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉。
PCB是否会有变形?
是否预留工艺边?
是否预留MARK点?
是否需要拼板?
多少层板,可以保证阻抗控制、信号屏蔽、信号完整性、经济性、可实现性?

<strong>2、排除低级错误</strong>

PCB设计中叠层算阻抗时需注意的四大事项

judy /

在高速PCB设计流程里,叠层设计和阻抗计算是登顶的第一梯。阻抗计算方法很成熟,不同软件的计算差别不大,相对而言比较繁琐,阻抗计算和工艺制程之间的一些"权衡的艺术",主要是为了达到我们阻抗管控目的的同时,也能保证工艺加工的方便,以及尽量降低加工成本。

下面我们总结了一些设计叠层算阻抗是的注意事项,帮助大家提高计算效率。

<strong>1,线宽宁愿宽,不要细。</strong>

因为制程里存在细的极限,宽是没有极限的,所以如果后期为了调阻抗把线宽调细而碰到极限时那就麻烦了,要么增加成本,要么放松阻抗管控。所以在计算时相对宽就意味着目标阻抗稍微偏低,比如单线阻抗50ohm,我们算到49ohm就可以了,尽量不要算到51ohm。

<strong>2,整体呈现一个趋势。</strong>

我们的设计中可能有多个阻抗管控目标,那么就整体偏大或偏小,不要出现类似100ohm的偏大,90ohm的偏小这种不同步偏大偏小的情况。

<strong>3,考虑残铜率和流胶量。</strong>