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PCBA方案设计
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详细分析设计 PCB 时的最佳实践和注意事项
16Sep
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详细分析设计 PCB 时的最佳实践和注意事项

详细解释设计 PCB 时的最佳实践和注意事项


在设计PCB时,我们通常依赖于我们通常在互联网上找到的经验和技巧。 每个 PCB 设计都可以针对特定应用进行优化。 一般来说,它的设计规则只适用于目标应用。 例如,模数转换器PCB规则不适用于RF PCB,反之亦然。 然而,一些指南可以被认为是适用于任何 PCB 设计的通用指南。 在本教程中,我们将介绍一些可以显着改进 PCB 设计的基本问题和技术。


电源和信号分配

配电是任何电气设计中的关键要素。 您的所有组件都依赖电源来执行其功能。 根据您的设计,某些组件可能具有最佳电源连接,而同一上的某些组件可能具有最差电源连接。 例如,如果所有组件都由一根电线供电,则每个组件将观察到不同的阻抗,从而导致多个接地参考。 例如,如果您有两个 ADC 电路,一个在开头,另一个在结尾,并且两个 ADC 都读取外部电压,则每个模拟电路将读取相对于自身的不同电位。


我们可以将功率分布概括为三种可能的方式:单点源、星源和多点源

(a) 单点供电:各元器件的电源和地线相互分开。 所有组件的电源接线应仅汇聚在一个参考点。 单点被认为是最适合供电的。 但是,这对于复杂或大/中型项目是不可行的。


circuit board


(b) 星源:星源可视为单点源的改进。 由于它的关键特性,它是不同的:组件之间的布线长度是相同的。 星型连接通常用于各种时钟的复杂高速信号板。 在高速信号PCB中,信号通常来自边缘,然后到达中心。 所有信号都可以从中心传输到电路板的任何区域,区域之间的延迟极小。

(c) 多点源:无论如何,它被认为是最差的。 但是,它最容易用于任何电路。 多点源可能会导致组件之间和公共阻抗耦合中的参考差异。 这种设计风格还允许高开关 IC、时钟和 RF 电路在共享连接的附近电路中引入噪声。

当然,在我们的日常生活中,我们不会总是只有一种分布类型。 我们可以实现的最佳折衷方案是将单点源与多点源混合。 基本上,模拟敏感设备和高速/射频系统应放置在一个点上,而所有其他不太敏感的外围设备应放置在多个点上。


动力飞机

你有没有想过是否应该使用电源平面? 好吧,答案应该是响亮的。 电源板是传输功率和降低任何电路噪声的最佳方式之一。 电源层缩短了接地路径,降低了电感,提高了电磁兼容(EMC)性能。 这也应该归功于在两侧的电源平面上还产生了一个平行板去耦电容,从而阻止了噪声传播。

电源板还有一个明显的优势:由于面积大,允许更多的电流通过,从而增加了PCB的工作温度范围。 但请注意,电源层可以提高工作温度,但布线也必须考虑。 跟踪规则在 IPC-2221 和 IPC-9592 中给出

对于带有射频源的PCB(或任何高速信号应用),必须有完整的地平面,以提高电路板的性能。 信号必须在不同的平面上,使用两层板同时满足两个要求几乎是不可能的。 如果您想设计天线或任何低复杂度的射频板,您可以使用两层。

在混合信号设计中,制造商通常建议将模拟与数字分开。 敏感的模拟电路很容易受到高速开关和信号的影响。 如果模拟和数字接地不同,则接地层将分开。 然而,差异有其自身的挑战需要克服。 应注意主要由地平面不连续引起的分地串扰和环路面积。


电磁兼容性和电磁干扰 (EMI)

对于高频设计(如 RF 系统),EMI 可能是一个主要缺点。 前面讨论的接地层有助于降低 EMI,但根据您的 PCB,接地层可能会导致其他问题。 在具有四层或更多层的层压板中,飞机的距离至关重要。 当面内电容较小时,电场会在板上扩展。 同时,两个平面之间的阻抗降低,允许返回电流流向信号平面。 这将为穿过平面的任何高频信号产生 EMI。

避免 EMI 的一个简单解决方案是防止高速信号跨越多个层。 加去耦电容; 并在信号线周围放置接地过孔。 下图显示了具有高频信号的良好 PCB 设计。


过滤噪声

旁路电容器和铁氧体磁珠用于过滤任何组件产生的噪声。 基本上,如果用于任何高速应用,任何 I/O 引脚都可能成为噪声源。 为了更好地利用这些内容,我们需要注意以下几点:

始终将铁氧体磁珠和旁路电容器放置在尽可能靠近噪声源的位置。 当我们使用自动布局和自动布线时,他们通常不知道电路中每个元件的功能,因此您应该考虑检查的距离。 避免过滤器和组件之间的过孔和任何其他布线。 如果您有地平面,请使用多个通孔将其正确接地。 PCB加工厂分享:详细讲解PCB设计中的最佳实践和注意事项,可以针对具体应用优化每一个PCB设计。

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