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17條PCB布局法則,輕松搞定80%以上的設(shè)計(jì)
1、首先,我們會對結(jié)構(gòu)有要求的器件進(jìn)行擺放,擺放的時(shí)候根據(jù)導(dǎo)入的結(jié)構(gòu),連接器得注意1腳的擺放位置。
2、布局時(shí)要注意結(jié)構(gòu)中的限高要求。
3、如果要布局美觀,一般按元件外框或者中線坐標(biāo)來定位(居中對齊)。
4、整體布局要考慮散熱。
5、布局的時(shí)候需要考慮好布線通道評估、考慮好等長需要的空間。
6、布局時(shí)需要考慮好電源流向,評估好電源通道。
7、高速、中速、低速電路要分開。
8、強(qiáng)電流、高電壓、強(qiáng)輻射元器件遠(yuǎn)離弱電流、低電壓、敏感元器件。
9、模擬、數(shù)字、電源、保護(hù)電路要分開
10、接口保護(hù)器件應(yīng)盡量靠近接口放置。
11、接口保護(hù)器件擺放順序要求:(1)一般電源防雷保護(hù)器件的順序是:壓敏電阻、保險(xiǎn)絲、抑制二極管、EMI濾波器、電感或者共模電感,對于原理圖缺失上面任意器件順延布局;(2)一般對接口信號的保護(hù)器件的順序是:ESD(TVS管)、隔離變壓器、共模電感、電容、電阻,對于原理圖缺失上面任意器件順延布局;嚴(yán)格按照原理圖的順序(要有判斷原理圖是否正確的能力)進(jìn)行“一字型”布局。
PCB布局布線
先解釋一下前面的術(shù)語。p1ost-command,例如我們要拷貝一個(gè)object(元件),我們要先選中這個(gè)object,然后按ctrl C,然后按ctrl V(copy命令發(fā)生在選中object之后)。
這種操作windows和protel都采用的這種方式。但是concept就是另外一種方式,我們叫做pre-command。同樣我們要拷貝一個(gè)東西,先按ctrl C,然后再選中object,再在外面單擊(copy命令發(fā)生在選中object之前)。
高速電路設(shè)計(jì)面臨的問題
電磁兼容性
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4365—1995《電磁兼容術(shù)語》對電磁兼容定義為:“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力”。它包括兩方面的含義:
● 設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生超過標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的電磁騷擾發(fā)射限值,電磁騷擾發(fā)射是從騷擾源向外發(fā)出電磁能量的現(xiàn)象,它是引起電磁干擾的原因。
● 設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的電磁敏感性限值或抗擾度限值的要求,電磁敏感性是指存在電磁騷擾的情況下,設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力,抗擾度是指設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運(yùn)行性能的能力。
一般電子系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì),依據(jù)其設(shè)計(jì)的重要性可以分為3個(gè)層次:器件及PCB一級的設(shè)計(jì)、接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及屏蔽系統(tǒng)設(shè)計(jì)和濾波設(shè)計(jì)。
僅僅觀察下面的一些內(nèi)容,就可以了解電磁兼容對于PCB的重要性:
● 時(shí)鐘產(chǎn)生電路,塑料封裝內(nèi)部元件的輻射,不正確的布線,太大尺寸的走線,不良的阻抗控制都可能成為電磁輻射源。
● PCB上的元件可能是射頻能量的接1收器,它們很容易從“I/O”電纜接收有害的輻射1干擾,并將這個(gè)有害能量傳送到容易受損的電路和設(shè)備中。
信號完整性
信號完整性(Signal Integrity,SI)是指信號在信號線上的質(zhì)量,即信號在電路中以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。如果電路中信號能夠以要求的時(shí)序、持續(xù)時(shí)間和電壓幅度到達(dá)接1收器,則可確定該電路具有較好的信號完整性。反之,當(dāng)信號不能正常響應(yīng)時(shí),就出現(xiàn)了信號完整性問題。
高速PCB的信號完整性問題主要包括信號反射、串?dāng)_、信號延遲和時(shí)序錯(cuò)誤。
● 反射:信號在傳輸線上傳輸時(shí),當(dāng)高速PCB上傳輸線的特征阻抗與信號的源端阻抗或負(fù)載阻抗不匹配時(shí),信號會發(fā)生反射,使信號波形出現(xiàn)過沖、下沖和由此導(dǎo)致的振鈴現(xiàn)象。過沖(Overshoot)是指信號跳變的初個(gè)峰值(或谷值),它是在電源電平之上或參考地電平之下的額外電壓效應(yīng);下沖(Undershoot)是指信號跳變的下一個(gè)谷值(或峰值)。過大的過沖電壓經(jīng)常長期性地沖擊會造成器件的損壞,下沖會降低噪聲容限,振鈴增加了信號穩(wěn)定所需要的時(shí)間,從而影響到系統(tǒng)時(shí)序。
● 串?dāng)_:在PCB中,串?dāng)_是指當(dāng)信號在傳輸線上傳播時(shí),因電磁能量通過互容和互感耦合對相鄰的傳輸線產(chǎn)生的不期望的噪聲干擾,它是由不同結(jié)構(gòu)引起的電磁場在同一區(qū)域里的相互作用而產(chǎn)生的?;ト菀l(fā)耦合電流,稱為容性串?dāng)_;而互感引發(fā)耦合電壓,稱為感性串?dāng)_。在PCB上,串?dāng)_與走線長度、信號線間距,以及參考地平面的狀況等有關(guān)。
● 信號延遲和時(shí)序錯(cuò)誤:信號在PCB的導(dǎo)線上以有限的速度傳輸,信號從驅(qū)動端發(fā)出到達(dá)接收端,其間存在一個(gè)傳輸延遲。過多的信號延遲或者信號延遲不匹配可能導(dǎo)致時(shí)序錯(cuò)誤和邏輯器件功能混亂。