網友分享:製作PCB板需要考慮的幾大要素
發布時間:2013-10-31 責任編輯:eliane
【導讀】PCBbandezhizuokansijiandan,shijixuyaokaolvdeyinsuqueyouhenduo,suiranzhishijiangshejihaodeyuanlitubianchengyikuaishishizaizaidedianluban,danshihenduoyuanlishangxingdetongdedongxizaishijicaozuoqilaiquenanyishixian。yinci,benwenjianggaosudajiazaizhizuoyikuaihaodePCB板時,需要考慮的幾大要素。
說做一塊PCB板不難,但要做好一塊PCB板卻不是一件容易的事情。微電子領域的兩大難點在於高頻信號和微弱信號的處理,在這方麵PCB製作水平就顯得尤其重要,同樣的原理設計,同樣的元器件,不同的人製作出來的PCB就具有不同的結果,那麼如何才能做出一塊好的PCB板呢?熱心網友根據以往的經驗,就以下幾方麵談了自己的看法:
製作PCB板關鍵一:要明確設計目標
接受到一個設計任務,首先要明確其設計目標,是普通的PCB板、高頻PCB板、小信號處理PCB板還是既有高頻率又有小信號處理的PCB板,如果是普通的PCB板ban,隻zhi要yao做zuo到dao布bu局ju布bu線xian合he理li整zheng齊qi,機ji械xie尺chi寸cun準zhun確que無wu誤wu即ji可ke,如ru有you中zhong負fu載zai線xian和he長chang線xian,就jiu要yao采cai用yong一yi定ding的de手shou段duan進jin行xing處chu理li,減jian輕qing負fu載zai,長chang線xian要yao加jia強qiang驅qu動dong,重zhong點dian是shi防fang止zhi長chang線xian反fan射she。當dang板ban上shang有you超chao過guo40MHz的de信xin號hao線xian時shi,就jiu要yao對dui這zhe些xie信xin號hao線xian進jin行xing特te殊shu的de考kao慮lv,比bi如ru線xian間jian串chuan擾rao等deng問wen題ti。如ru果guo頻pin率lv更geng高gao一yi些xie,對dui布bu線xian的de長chang度du就jiu有you更geng嚴yan格ge的de限xian製zhi,根gen據ju分fen布bu參can數shu的de網wang絡luo理li論lun,高gao速su電dian路lu與yu其qi連lian線xian間jian的de相xiang互hu作zuo用yong是shi決jue定ding性xing因yin素su,在zai係xi統tong設she計ji時shi不bu能neng忽hu略lve。隨sui著zhe門men傳chuan輸shu速su度du的de提ti高gao,在zai信xin號hao線xian上shang的de反fan對dui將jiang會hui相xiang應ying增zeng加jia,相xiang鄰lin信xin號hao線xian間jian的de串chuan擾rao將jiang成cheng正zheng比bi地di增zeng加jia,通tong常chang高gao速su電dian路lu的de功gong耗hao和he熱re耗hao散san也ye都dou很hen大da,在zai做zuo高gao速suPCB時應引起足夠的重視。
dangbanshangyouhaofujishenzhiweifujideweiruoxinhaoshi,duizhexiexinhaoxianjiuxuyaotebiedeguanzhao,xiaoxinhaoyouyutaiweiruo,feichangrongyishoudaoqitaqiangxinhaodeganrao,pingbicuoshichangchangshibiyaode,fouzejiangdadajiangdixinzaobi。yizhiyuyouyongxinhaobeizaoshengyanmei,bunengyouxiaoditiquchulai。
duibanzidetiaoceyeyaozaishejijieduanjiayikaolv,ceshidiandewuliweizhi,ceshidiandegelidengyinsubukehulve,yinweiyouxiexiaoxinhaohegaopinxinhaoshibunengzhijiebatantoujiashangqujinxingceliangde。
此外還要考慮其他一些相關因素,如板子層數,采用元器件的封裝外形,板子的機械強度等。在做PCB板子前,要做出對該設計的設計目標心中有數。
製作PCB板關鍵二:了解所用元器件的功能對布局布線的要求
我們知道,有些特殊元器件在布局布線時有特殊的要求,比如LOTI和APH所用的模擬信號放大器,模擬信號放大器對電源要求要平穩、紋波小。模擬小信號部分要盡量遠離功率器件。在OTI板上,小信號放大部分還專門加有屏蔽罩,把雜散的電磁幹擾給屏蔽掉。NTOI板上用的GLINK芯片采用的是ECL工藝,功耗大發熱厲害,對散熱問題必須在布局時就必須進行特殊考慮,若采用自然散熱,就要把GLINK芯xin片pian放fang在zai空kong氣qi流liu通tong比bi較jiao順shun暢chang的de地di方fang,而er且qie散san出chu來lai的de熱re量liang還hai不bu能neng對dui其qi它ta芯xin片pian構gou成cheng大da的de影ying響xiang。如ru果guo板ban子zi上shang裝zhuang有you喇la叭ba或huo其qi他ta大da功gong率lv的de器qi件jian,有you可ke能neng對dui電dian源yuan造zao成cheng嚴yan重zhong的de汙wu染ran這zhe一yi點dian也ye應ying引yin起qi足zu夠gou的de重zhong視shi。
製作PCB板關鍵三:元器件布局的考慮
yuanqijiandebujushouxianyaokaolvdeyigeyinsujiushidianxingneng,balianxianguanximiqiedeyuanqijianjinliangfangzaiyiqi,youqiduiyixiegaosuxian,bujushijiuyaoshitajinkenengdiduan,gonglvxinhaohexiaoxinhaoqijianyaofenkai。zaimanzudianluxingnengdeqiantixia,haiyaokaolvyuanqijianbaifangzhengqi、美觀,便於測試,板子的機械尺寸,插座的位置等也需認真考慮。
高(gao)速(su)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)接(jie)地(di)和(he)互(hu)連(lian)線(xian)上(shang)的(de)傳(chuan)輸(shu)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)也(ye)是(shi)在(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)時(shi)首(shou)先(xian)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)因(yin)素(su)。信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)的(de)傳(chuan)輸(shu)時(shi)間(jian)對(dui)總(zong)的(de)係(xi)統(tong)速(su)度(du)影(ying)響(xiang)很(hen)大(da),特(te)別(bie)是(shi)對(dui)高(gao)速(su)的(de)ECL電路,雖然集成電路塊本身速度很高,但由於在底板上用普通的互連線(每30cm線長約有2ns的延遲量)帶來延遲時間的增加,可使係統速度大為降低.象(xiang)移(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi),同(tong)步(bu)計(ji)數(shu)器(qi)這(zhe)種(zhong)同(tong)步(bu)工(gong)作(zuo)部(bu)件(jian)最(zui)好(hao)放(fang)在(zai)同(tong)一(yi)塊(kuai)插(cha)件(jian)板(ban)上(shang),因(yin)為(wei)到(dao)不(bu)同(tong)插(cha)件(jian)板(ban)上(shang)的(de)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)的(de)傳(chuan)輸(shu)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)不(bu)相(xiang)等(deng),可(ke)能(neng)使(shi)移(yi)位(wei)寄(ji)存(cun)器(qi)產(chan)主(zhu)錯(cuo)誤(wu),若(ruo)不(bu)能(neng)放(fang)在(zai)一(yi)塊(kuai)板(ban)上(shang),則(ze)在(zai)同(tong)步(bu)是(shi)關(guan)鍵(jian)的(de)地(di)方(fang),從(cong)公(gong)共(gong)時(shi)鍾(zhong)源(yuan)連(lian)到(dao)各(ge)插(cha)件(jian)板(ban)的(de)時(shi)鍾(zhong)線(xian)的(de)長(chang)度(du)必(bi)須(xu)相(xiang)等(deng)。
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製作PCB板關鍵四:對布線的考慮
隨著OTNI和星形光纖網的設計完成,以後會有更多的100MHz以上的具有高速信號線的板子需要設計,這裏將介紹高速線的一些基本概念。
1.傳輸線
印製電路板上的任何一條“長”dexinhaotongludoukeyishiweiyizhongchuanshuxian。ruguogaixiandechuanshuyanchishijianbixinhaoshangshengshijianduandeduo,namexinhaoshangshengqijiansuochanzhudefanshedoujiangbeiyanmei。buzaichengxianguochong、反衝和振鈴,對現時大多數的MOSdianlulaishuo,youyushangshengshijianduixianchuanshuyanchishijianzhibidadeduo,suoyizouxiankechangyimijierwuxinhaoshizhen。erduiyusudujiaokuaideluojidianlu,tebieshichaogaosuECL。
集成電路來說,由於邊沿速度的增快,若無其它措施,走線的長度必須大大縮短,以保持信號的完整性。
有兩種方法能使高速電路在相對長的線上工作而無嚴重的波形失真,TTL對(dui)快(kuai)速(su)下(xia)降(jiang)邊(bian)沿(yan)采(cai)用(yong)肖(xiao)特(te)基(ji)二(er)極(ji)管(guan)箝(qian)位(wei)方(fang)法(fa),使(shi)過(guo)衝(chong)量(liang)被(bei)箝(qian)製(zhi)在(zai)比(bi)地(di)電(dian)位(wei)低(di)一(yi)個(ge)二(er)極(ji)管(guan)壓(ya)降(jiang)的(de)電(dian)平(ping)上(shang),這(zhe)就(jiu)減(jian)少(shao)了(le)後(hou)麵(mian)的(de)反(fan)衝(chong)幅(fu)度(du),較(jiao)慢(man)的(de)上(shang)升(sheng)邊(bian)緣(yuan)允(yun)許(xu)有(you)過(guo)衝(chong),但(dan)它(ta)被(bei)在(zai)電(dian)平(ping)“H”狀態下電路的相對高的輸出阻抗(50~80Ω)所衰減。此外,由於電平“H”狀態的抗擾度較大,使反衝問題並不十分突出,對HCT係列的器件,若采用肖特基二極管箝位和串聯電阻端接方法相結合,其改善的效果將會更加明顯。
當沿信號線有扇出時,在較高的位速率和較快的邊沿速率下,上述介紹的TTLzhengxingfangfaxiandeyouxiebuzu。yinweixianzhongcunzaizhefanshebo,tamenzaigaoweisulvxiajiangquyuhecheng,congeryinqixinhaoyanzhongshizhenhekangganraonenglijiangdi。yinci,weilejiejuefanshewenti,zaiECL係統中通常使用另外一種方法:線阻抗匹配法。用這種方法能使反射受到控製,信號的完整性得到保證。
嚴格他說,對於有較慢邊沿速度的常規TTL和CMOS器件來說,傳輸線並不是十分需要的.對有較快邊沿速度的高速ECL器件,傳輸線也不總是需要的。但是當使用傳輸線時,它們具有能預測連線時延和通過阻抗匹配來控製反射和振蕩的優點。
決定是否采用傳輸線的基本因素有以下五個。它們是:(1)係統信號的沿速率,(2)連線距離(3)容性負載(扇出的多少),(4)電阻性負載(線的端接方式);(5)允許的反衝和過衝百分比(交流抗擾度的降低程度)。
2.傳輸線的幾種類型
(1)同軸電纜和雙絞線:它們經常用在係統與係統之間的連接。同軸電纜的特性阻抗通常有50Ω和75Ω,雙絞線通常為110Ω。
(2)印製板上的微帶線:微帶線是一根帶狀導(信號線).與地平麵之間用一種電介質隔離開。如果線的厚度、寬(kuan)度(du)以(yi)及(ji)與(yu)地(di)平(ping)麵(mian)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)是(shi)可(ke)控(kong)製(zhi)的(de),則(ze)它(ta)的(de)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)也(ye)是(shi)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)的(de)。單(dan)位(wei)長(chang)度(du)微(wei)帶(dai)線(xian)的(de)傳(chuan)輸(shu)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian),僅(jin)僅(jin)取(qu)決(jue)於(yu)介(jie)電(dian)常(chang)數(shu)而(er)與(yu)線(xian)的(de)寬(kuan)度(du)或(huo)間(jian)隔(ge)無(wu)關(guan)。
(3)印製板中的帶狀線:帶狀線是一條置於兩層導電平麵之間的電介質中間的銅帶線。如果線的厚度和寬度、jiezhidejiedianchangshuyijiliangcengdaodianpingmianjiandejulishikekongde,namexiandetexingzukangyeshikekongde,tongyang,danweichangdudaizhuangxiandechuanshuyanchishijianyuxiandekuanduhuojianjushiwuguande,jinqujueyusuoyongjiezhidexiangduijiedianchangshu。
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3.端接傳輸線
在(zai)一(yi)條(tiao)線(xian)的(de)接(jie)收(shou)端(duan)用(yong)一(yi)個(ge)與(yu)線(xian)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)相(xiang)等(deng)的(de)電(dian)阻(zu)端(duan)接(jie),則(ze)稱(cheng)該(gai)傳(chuan)輸(shu)線(xian)為(wei)並(bing)聯(lian)端(duan)接(jie)線(xian)。它(ta)主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)獲(huo)得(de)最(zui)好(hao)的(de)電(dian)性(xing)能(neng),包(bao)括(kuo)驅(qu)動(dong)分(fen)布(bu)負(fu)載(zai)而(er)采(cai)用(yong)的(de)。
有時為了節省電源消耗,對端接的電阻上再串接一個104電容形成交流端接電路,它能有效地降低直流損耗。
在zai驅qu動dong器qi和he傳chuan輸shu線xian之zhi間jian串chuan接jie一yi個ge電dian阻zu,而er線xian的de終zhong端duan不bu再zai接jie端duan接jie電dian阻zu,這zhe種zhong端duan接jie方fang法fa稱cheng之zhi為wei串chuan聯lian端duan接jie。較jiao長chang線xian上shang的de過guo衝chong和he振zhen鈴ling可ke用yong串chuan聯lian阻zu尼ni或huo串chuan聯lian端duan接jie技ji術shu來lai控kong製zhi.串聯阻尼是利用一個與驅動門輸出端串聯的小電阻(一般為10~75Ω)來實現的.這種阻尼方法適合與特性阻抗來受控製的線相聯用(如底板布線,無地平麵的電路板和大多數繞接線等。
串聯端接時串聯電阻的值與電路(驅動門)輸出阻抗之和等於傳輸線的特性阻抗.串聯聯端接線存在著隻能在終端使用集總負載和傳輸延遲時間較長的缺點.但是,這可以通過使用多餘串聯端接傳輸線的方法加以克服。
4.非端接傳輸線
如果線延遲時間比信號上升時間短得多,可以在不用串聯端接或並聯端接的情況下使用傳輸線,如果一根非端接線的雙程延遲(信號在傳輸線上往返一次的時間)比脈衝信號的上升時間短,那麼由於非端接所引起的反衝大約是邏輯擺幅的15%。
5.幾種端接方式的比較
並(bing)聯(lian)端(duan)接(jie)線(xian)和(he)串(chuan)聯(lian)端(duan)接(jie)線(xian)都(dou)各(ge)有(you)優(you)點(dian),究(jiu)竟(jing)用(yong)哪(na)一(yi)種(zhong),還(hai)是(shi)兩(liang)種(zhong)都(dou)用(yong),這(zhe)要(yao)看(kan)設(she)計(ji)者(zhe)的(de)愛(ai)好(hao)和(he)係(xi)統(tong)的(de)要(yao)求(qiu)而(er)定(ding)。並(bing)聯(lian)端(duan)接(jie)線(xian)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)點(dian)是(shi)係(xi)統(tong)速(su)度(du)快(kuai)和(he)信(xin)號(hao)在(zai)線(xian)上(shang)傳(chuan)輸(shu)完(wan)整(zheng)無(wu)失(shi)真(zhen)。長(chang)線(xian)上(shang)的(de)負(fu)載(zai)既(ji)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)驅(qu)動(dong)長(chang)線(xian)的(de)驅(qu)動(dong)門(men)的(de)傳(chuan)輸(shu)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian),又(you)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)它(ta)的(de)信(xin)號(hao)邊(bian)沿(yan)速(su)度(du),但(dan)將(jiang)使(shi)信(xin)號(hao)沿(yan)該(gai)長(chang)線(xian)的(de)傳(chuan)輸(shu)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)增(zeng)大(da)。在(zai)驅(qu)動(dong)大(da)扇(shan)出(chu)時(shi),負(fu)載(zai)可(ke)經(jing)分(fen)支(zhi)短(duan)線(xian)沿(yan)線(xian)分(fen)布(bu),而(er)不(bu)象(xiang)串(chuan)聯(lian)端(duan)接(jie)中(zhong)那(na)樣(yang)必(bi)須(xu)把(ba)負(fu)載(zai)集(ji)總(zong)在(zai)線(xian)的(de)終(zhong)端(duan)。
chuanlianduanjiefangfashidianluyouqudongjitiaopingxingfuzaixiandenengli,chuanlianduanjiexianyouyurongxingfuzaisuoyinqideyanchishijianzengliangyuebixiangyingbinglianduanjiexiandedayibei,erduanxianzeyinrongxingfuzaishibianyansudufangmanhequdongmenyanchishijianzengda,danshi,chuanlianduanjiexiandechuanraobibinglianduanjiexiandeyaoxiao,qizhuyaoyuanyinshiyanchuanlianduanjiexianchuansongdexinhaofudujinjinshierfenzhiyideluojibaifu,yiner開關電流也隻有並聯端接的開關電流的一半,信號能量小串擾也就小。
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