PCB设计 //www.ferranmv.com/tags/pcbsheji zh-hans PCB设计中要注意哪些间距要求? //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003493.html PCB设计中要注意哪些间距要求?
judy 周一, 04/27/2020 - 15:03

我们在平常的PCB设计中会遇到各种各样的安全间距的问题,比如像过孔跟焊盘的间距,走线跟走线之间的间距等等都是我们应该要考虑到的地方。那么我们今天就把这些间距要求分为两类,一类是:电气安全间距;另一类为:非电气安全间距。

电气安全间距

1.导线之间间距

根据PCB生产产家的生产能力,走线与走线之间的间距不得低于4MIL。最小线距,也是线到线,线到焊盘的间距。那么,从我们的生产角度出发的话,当然是在有条件的情况下越大越好了。一般常规的10MIL比较常见了。

2.焊盘孔径与焊盘宽度

根据PCB生产厂家,焊盘孔径如果以机械钻孔方式,最小不得低于0.2mm,如果以镭射钻孔方式,最小不得低于4mil。而孔径公差根据板材不同略微有所区别。一般能管控在0.05mm以内内。焊盘宽度最小不得低0.2mm。

3.焊盘与焊盘之间的间距

根据PCB生产厂家的加工能力,焊盘与焊盘之间间距不得小于0.2MM。

4.铜皮与板边之间的间距

带电铜皮与PCB板边的间距最好不小于0.3mm,如果是大面积铺铜,通常也是与板边需要有内缩距离,一般设为20mil。一般情况下,出于电路板成品机械考虑,或者避免铜皮裸露在板边可能引起的卷边或电气短路等情况发生,工程师经常会将大面积铺铜块相对于板边内缩20mil,而不是一直将铜皮铺到板边沿。这种铜皮内缩的处理方法有很多种。比如板边绘制keepout层,然后设置铺铜与keepout的距离。

非电气的安全间距

1. 字符的宽度和高度及间距

关于丝印的字符我们一般使用常规的值如:5/30 6/36 MIL等。因为当文字太小时,加工印刷出来会模糊不清。

2.丝印到焊盘的距离

丝印不允许上焊盘。因为丝印若盖上焊盘,在上锡的时候丝印处将不能上锡,从而影响元器件装贴。一般板厂要求预留8mil的间距。如果是因为一些PCB板面积是在很紧密,我们做到4MIL的间距也是勉强可以接受的。那么,如果丝印在设计时不小心盖过焊盘,板厂在制造时会自动消除留在焊盘上的丝印部分以保证焊盘上锡。所以需要我们注意一下。

3.机械结构上的3D高度和水平间距

PCB上器件在装贴时要考虑到水平方向上和空间高度上会不会与其他机械结构有冲突。因此在设计时,要充分考虑到元器件之间,以及PCB成品与产品外壳之间,空间结构上的适配性,为各目标对象预留安全间距。

* 注:本文转载自网络,版权归原作者所有,如涉及侵权,请联系小编删除。

Mon, 27 Apr 2020 07:03:45 +0000 judy 1003493 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003493.html#comments
电子工程师必知的6大PCB设计技巧 //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003485.html 电子工程师必知的6大PCB设计技巧
judy 周五, 04/24/2020 - 10:27

1、在PCB板上线宽及过孔的大小与所通过的电流大小的关系是怎样的?

一般的PCB的铜箔厚度为1盎司,约1.4mil的话,大致1mil线宽允许的最大电流为1A。过孔比较复杂,除了与过孔焊盘大小有关外,还与加工过程中电镀后孔壁沉铜厚度有关。

2、为何要将PCB文件转换为GERBER文件和钻孔数据后交PCB厂制板?

大多数工程师都习惯于将PCB文件设计好后直接送PCB厂加工,而国际上比较流行的做法是将PCB文件转换为GERBER文件和钻孔数据后交PCB厂,为何要“多此一举”呢?

因为电子工程师和PCB工程师对PCB的理解不一样,由PCB工厂转换出来的GERBER文件可能不是您所要的,如您在设计时将元件的参数都定义在PCB文件中,您又不想让这些参数显示在PCB成品上,您未作说明,PCB厂依葫芦画瓢将这些参数都留在了PCB成品上。

这只是一个例子。若您自己将PCB文件转换成GERBER文件就可避免此类事件发生。

GERBER文件是一种国际标准的光绘格式文件,它包含RS-274-D和RS-274-X两种格式,其中RS-274-D称为基本GERBER格式,并要同时附带D码文件才能完整描述一张图形;RS-274-X称为扩展GERBER格式,它本身包含有D码信息。常用的CAD软件都能生成此二种格式文件。

如何检查生成的GERBER正确性?您只需在免费软件Viewmate V6.3中导入这些GERBER文件和D码文件即可在屏幕上看到或通过打印机打出。

钻孔数据也能由各种CAD软件产生,一般格式为Excellon,在Viewmate中也能显示出来。没有钻孔数据当然做不出PCB了。

3、如何提高布通率?

完成一个印制板图的设计一般都要经过原理图输入--网络表生成--定义Keepout Layer -- 网络表(元件)加载--元件布局--自动(手动)布线等过程。

现今市面上流行的几种软件在元件自动步局功能上都不是很强大,往往通过手工步局更能提高布通率,但请别忘了充分运用Move to Gird 功能,她能将元件自动移到网格交叉点上,对提高布通率大有益处。

4、PCB文件中如何加上汉字?

在PCB文件中加汉字的方法有很多种,本人比较喜欢的方法还是下面将要介绍的:

A.前提条件:您的PC中应安装有Protel99软件并能正常运行.

B.步骤:将windows目录中的client99.rcs英文菜单文件copy 到另一目录下保存起来; 下载Protel99cn.zip 解包后将其中的client99.rcs复制到windows目录下; 再将其他文件复制到Design Explorer 99目录中;重新启动计算机后运行Protel99即会出现中文菜单,在放置|汉字菜单中可实现加汉字功能。

5、如果只是在主板上贴有四片DDRmemory,要求时钟能达到150Mhz,在布线方面有什么具体要求?

150Mhz的时钟布线,要求尽量减小传输线长度,降低传输线对信号的影响。如果还不能满足要求,仿真一下,看看匹配、拓扑、阻抗控制等策略是有效。

6、自动浮铜后,浮铜会根据板子上面器件的位置和走线布局来填充空白处。

但这样就会形成很多的小于等于90度的尖角和毛刺,在高压测试时候会放电,无法通过高压测试,不知除了自动浮铜后通过人工一点一点修正去除这些尖角和毛刺外有没有其他的好办法。

自动浮铜中出现的尖角浮铜问题,的确是各很麻烦的问题,除了有你提到的放电问题外,在加工中也会由于酸滴积聚问题,造成加工的问题。

文章来源:电子发烧友

Fri, 24 Apr 2020 02:27:19 +0000 judy 1003485 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003485.html#comments
工程师必知:PCB设计的十大黄金法则 //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003477.html 工程师必知:PCB设计的十大黄金法则
judy 周二, 04/21/2020 - 15:01

 尽管目前半导体集成度越来越高,许多应用也都有随时可用的片上系统,同时许多功能强大且开箱即用的开发板也越来越可轻松获取,但许多使用案例中电子产品的应用仍然需要使用定制PCB。在一次性开发当中,即使一个普通的PCB都能发挥非常重要的作用。PCB是进行设计的物理平台,也是用于原始组件进行电子系统设计的最灵活部件。

本文将介绍几种PCB设计黄金法则,这些法则自25年前商用PCB设计诞生以来,大多没有任何改变,且广泛适用于各种PCB设计项目,无论是对年轻的电子设计工程师还是更为成熟的电路板制造商,都具有极大的指导性作用。

  本文以下内容介绍了电子设计工程师在使用设计软件进行PCB布局设计及商业制造时应牢记并践行的十条最有效的设计法则。工程师无需按时间先后或相对重要性依次执行这些法则,只需全部遵循便可极大地改变产品设计。

  法则一:选择正确的网格 - 设置并始终使用能够匹配最多元件的网格间距。虽然多重网格看似效用显着,但工程师若在PCB布局设计初期能够多思考一些,便能够避免间隔设置时遇到难题并可最大限度地应用电路板。由于许多器件都采用多种封装尺寸,工程师应使用最利于自身设计的产品。此外,多边形对于电路板敷铜至关重要,多重网格电路板在进行多边形敷铜时一般会产生多边形填充偏差,虽然不如基于单个网格那么标准,但却可提供超越所需的电路板使用寿命。

  法则二:保持路径最短最直接。这一点听起来简单寻常,但应在每个阶段,即便意味着要改动电路板布局以优化布线长度,都应时刻牢记。这一点还尤其适用于系统性能总是部分受限于阻抗及寄生效应的模拟及高速数字电路。

  法则三:尽可能利用电源层管理电源线和地线的分布。电源层敷铜对大多数PCB设计软件来说是较快也较简单的一种选择。通过将大量导线进行共用连接,可保证提供最高效率且具最小阻抗或压降的电流,同时提供充足的接地回流路径。 可能的话,还可在电路板同一区域内运行多条供电线路,确认接地层是否覆盖了PCB某一层的大部分层面,这样有利于相邻层上运行线路之间的相互作用。

  法则四: 将相关元件与所需的测试点一起进行分组。例如:将OpAmp运算放大器所需的分立元件放置在离器件较近的部位以便旁路电容及电阻能够与其同地协作,从而帮助优化法则二中提及的布线长度,同时还使测试及故障检测变得更加简便。

  法则五:将所需的电路板在另一个更大的电路板上重复复制多次进行PCB拼版。选择最适合制造商所使用设备的尺寸有利于降低原型设计及制造成本。首先在面板上进行电路板布局,联系电路板制造商获取他们每个面板的首选尺寸规格,然后修改你的设计规格,并尽力在这些面板尺寸内多次重复进行你的设计。

  法则六:整合元件值。作为设计师,你会选择一些元件值或高或低,但效能一样的分立元件。通过在较小的标准值范围内进行整合,可简化物料清单,并可能降低成本。如果你拥有基于首选器件值的一系列PCB产品,那么从更长远角度来说,也更利于你做出正确的库存管理决策。

  法则七: 尽可能多地执行设计规则检查(DRC)。尽管在PCB软件上运行DRC功能只需花费很短时间,但在更复杂的设计环境中,只要你在设计过程中始终执行检查便可节省大量时间,这是一个值得保持的好习惯。每个布线决定都很关键,通过执行DRC可随时提示你那些最重要的布线。

  法则八:灵活使用丝网印刷。丝网印刷可用于标注各种有用信息,以便电路板制造者、服务或测试工程师、安装人员或设备调试人员将来使用。不仅标示清晰的功能和测试点标签,还要尽可能标示元件和连接器的方向,即使是将这些注释印刷在电路板使用的元件下表面(在电路板组装后)。在电路板上下表面充分应用丝网印刷技术能够减少重复工作并精简生产过程。

  法则九:必选去耦电容。不要试图通过避免解耦电源线并依据元件数据表中的极限值优化你的设计。电容器价格低廉且坚固耐用,你可以尽可能多地花时间将电容器装配好,同时遵循法则六,使用标准值范围以保持库存整齐。

  法则十:生成PCB制造参数并在报送生产之前核实。虽然大多数电路板制造商很乐意直接下载并帮你核实,但你自己最好还是先输出Gerber文件,并用免费阅览器检查是否和预想的一样,以避免造成误解。通过亲自核实,你甚至还会发现一些疏忽大意的错误,并因此避免按照错误的参数完成生产造成损失。

文章来源:网络转载,版权归原作者所有,如涉及侵权,请联系小编删除。

Tue, 21 Apr 2020 07:01:18 +0000 judy 1003477 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003477.html#comments
电源PCB设计的一些经验分享,实用! //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003462.html 电源PCB设计的一些经验分享,实用!
judy 周三, 04/15/2020 - 10:05

电源电路是一个电子产品的重要组成部分,电源电路设计的好坏,将直接影响产品性能的好坏。接下来,就和大家分享一些工程师关于电源PCB设计的经验总结,希望对大家有所帮助。

电源PCB布局布线的基本原则

1)选择正确的板层数量和铜厚。

2)在系统设计布局规划上,电源电路应该尽可能靠近负载电路。尤其核心处理器的电源应该尽可能的靠近,如果离的远,瞬态响应和线路阻抗都可能出现问题。

3)散热回路应该尽可能靠近电源电路以减少热阻。

4)在有散热对流的板上,注意大尺寸的被动器件(电感,大电容)布局,不要阻碍芯片和MOSFET的空气对流。

电源PCB设计的经验总结

1、摆放器件的时候,如果遇到一些比较大的电容或者电阻与比较的小的电阻电容一起的时候,选择中心对齐的方式,不要对齐边缘。因为做封装的时候,是进行了焊盘补偿,所以实际中做出焊接时候,是不对齐的,这样就不美观了。

2、在对电源芯片进行布局布线的时候,首先应该下载数据手册进行参考。

3、对于开关电源的布局、布线,就是找输入输出的主回路。就是VIN,VOUT,摆放器件的时候,得紧凑,先大后小(器件的体积)。虽然紧凑,但是得预留出扇孔和铺铜的位置。

4、布局呈一字型,这个是位置充裕的情况下。布线的方式大部分都是铺铜处理,少部分是进行走线,走线起码最少10mil起步。如果走线10mil超过焊盘大小,可以先从焊盘走出来,然后在变成10mil走线。

5、20mil的走线过1A的电流,过孔是10/20过1A的的电流。注意,这些是理论值,实际操作过程中,得留有一定的裕量。你输入回路放置的多少个过孔,那你的输出回路,也得放置同样数量的过孔。

6、考虑到焊接的问题。如果是铜皮与焊盘使用全连接,当你一上焊锡,由于接触面积大,散热比较快,这样还没有放器件,焊锡已经凝固。所有我们对Pin和铜皮采用十字连接,这样更好的进行焊接。

7、反馈路径,通常是最后一个器件的那个FB信号,或者是SENS信号,走20mil。

8、电源的走线都是短,直,粗,和射频很类似。

9、电源板部分中的电感,下面不要走线,而且中间需要进行挖空处理。因为电感是属于大的干扰源。如果有多路的输出,存在的多个的电感,相邻之间采用垂直摆放。

10、电容必须靠近芯片管脚摆放,这样的滤波效果才是最好的。信号得通过电容,在进入芯片才可以。

11、输入端的过孔应防止在电容前,输出端过孔应放置电容后,GND的过孔就近摆放。

12、电源对于高速板,需要考虑PI的问题,就是电源完整性的问题,这个做仿真可以测出来。

13、电源完整性,对于高速板,对层叠也要有一定的要求,可以按照前人的经验套模版,或者是用SI9000算阻抗,自己设计层叠,然后与板厂进行沟通,得到合理的结果。

14、对于电源层的分割,分割都是板子的核心电源。什么是核心电源,就是一些电源电流大,数量多的那种。一个平面,最多不能超过分割3个电源。需要考虑的是,分割不能够出现载流瓶颈。

15、当存在数字地和模拟地的时候,需要分别的进行铺铜处理,常用是使用零欧姆的电阻或者是磁珠进行跨接,并且打上适量的过孔,不能对其他信号有干扰。

16、在层叠设置的时候,需要满足20H的原则,就是电源平面比地平面內缩20mil,如果板子足够大,可以30-50mil进行调整。并且在內缩的部分打上适量的地过孔。(100-150mil的等间距)

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Wed, 15 Apr 2020 02:05:15 +0000 judy 1003462 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003462.html#comments
一文说清楚表底层铺铜对PCB有没有好处? //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003457.html 一文说清楚表底层铺铜对PCB有没有好处?
judy 周一, 04/13/2020 - 11:36

在PCB设计的过程中,有些工程师为了节省时间不想进行表底层整板铺铜。这样做到底对不对呢?表底层铺铜对PCB来说是否有必要?

首先,我们需要明确:表底层铺铜到底对PCB来说是有好处和有必要的,但是整板铺铜需遵守一些条件。

表底层整板铺铜的好处

1、从EMC角度上看,表底层整板铺地铜,对内层信号对内层信号提供额外的屏蔽防护及噪声抑制,同时对表底层器件和信号也有一定的屏蔽防护。

2、从散热角度分析,由于目前的PCB板越来越高密,BGA主芯片也越来越需要考虑热问题。整板铺地铜提高了PCB板的散热能力。

3、从工艺角度分析,整板铺地铜,使得PCB板分布均匀,PCB加工压合时避免了板弯板翘,同时避免因铜箔不均衡造成PCB过回流焊时产生的应力不同而造成PCB起翘变形。

提醒:对于两层板来说,覆铜是很有必要的

一方面由于两层板没有完整参考平面,铺地可提供回流路径并且还可做共面参考来达到控阻抗的目的。我们一般可以以底层铺地平面,顶层放主要器件及走电源线及信号线。对于高阻抗回路,模拟电路(模数转换电路,开关模式电源转换电路),覆铜是不错的做法。

表底层铺铜的条件

虽然表底层铺铜对PCB来说是有好处的,但也需要遵循一些条件:

1、铺同时尽量手工铺,不要一次性铺满,避免出现破碎的铜皮,适当的在铺铜区域加过孔到地平面。

原因:表层的覆铜平面必定会被表层的元器件及信号线分离的支离破碎,如果有接地不良的铜箔(尤其是那种细细长长的碎铜),便会成为天线,产生EMI问题。

2、考虑特别是小器件,比如0402 0603等小封装的热平衡,避免出现立碑效应。

原因:整板铺铜如果对于元器件管脚进行覆铜全连接,会造成热量散失过快,造成拆焊及返修焊接困难。

3、整板铺地最好是连续性的铺地,铺地到信号的距离需要加以管控,避免出现传输线阻抗不连续。

原因:铺地时过于靠近的铜皮会改变微带传输线的阻抗,不连续的铜皮亦会对传输线造成阻抗不连续的负面影响。

4、一些特别的情况要依应用场景而定。PCB设计不要出现绝对的设计,要结合各方理论加以权衡和运用。

原因:除了敏感信号需要包地之外,如果高速信号线及元器件较多,产生很多小而长碎铜,而且布线通道紧张,需要尽量避免表层铜皮打过孔与地平面连接,这时候表层可以选择不要铺铜。

文章来源:快点PCB

    Mon, 13 Apr 2020 03:36:43 +0000 judy 1003457 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003457.html#comments
    新手“踩过的坑”:PCB设计中的安全间距问题 //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003453.html 新手“踩过的坑”:PCB设计中的安全间距问题
    judy 周五, 04/10/2020 - 11:44

    PCB新手在刚开始总会踩各种各样的“坑”,比如常见的间距问题:导线之间的间距、焊盘与焊盘之间的间距等。本文就来和大家聊聊PCB设计中的安全间距问题。

    电气安全间距

    1、导线之间间距

    这个间距需要考虑PCB生产厂家的生产能力,建议走线与走线之间的间距不低于4mil。最小线距,也是线到线,线到焊盘的间距。那么,从我们的生产角度出发的话,当然是在有条件的情况下越大越好了。一般常规的10mil比较常见了。

    2、焊盘孔径与焊盘宽度

    根据PCB生产厂家,焊盘孔径如果以机械钻孔方式,最小不得低于0.2mm,如果以镭射钻孔方式,建议最小不低于4mil。而孔径公差根据板材不同略微有所区别,一般能管控在0.05mm以内,焊盘宽度最小不得低0.2mm。

    3、焊盘与焊盘之间的间距

    根据PCB生产厂家的加工能力,建议焊盘与焊盘之间间距不小于0.2mm。

    4、铜皮与板边之间的间距

    带电铜皮与PCB板边的间距最好不小于0.3mm,如果是大面积铺铜,通常也是与板边需要有内缩距离,一般设为20mil。

    非电气安全间距

    1、字符的宽度和高度及间距

    关于丝印的字符我们一般使用常规的值如:5/30 6/36 mil等。因为当文字太小时,加工印刷出来会模糊不清。

    2、丝印到焊盘的距离

    丝印不允许上焊盘,因为丝印若盖上焊盘,在上锡的时候丝印处将不能上锡,从而影响元器件装贴。

    一般板厂要求预留8mil的间距。如果是因为一些PCB板面积实在很紧密,我们做到4mil的间距也是勉强可以接受的。那么,如果丝印在设计时不小心盖过焊盘,板厂在制造时会自动消除留在焊盘上的丝印部分以保证焊盘上锡。所以需要我们注意一下。

    3、机械结构上的3D高度和水平间距

    PCB上器件在装贴时要考虑到水平方向上和空间高度上会不会与其他机械结构有冲突。因此在设计时,要充分考虑到元器件之间,以及PCB成品与产品外壳之间,空间结构上的适配性,为各目标对象预留安全间距。

    部分安全间距规则

    1)大电压网络的间距设置必须满足-48V电源输入口规定:-48V电源到除PGND外其他电路爬电距离和电气间隙大于2.0mm;PGND到其他电路的爬电距离和电气间隙大于2.0mm。

    2)PCB加工推荐使用线宽/线间距为:6mil/6mil;可使用的最小线宽/间距为:4mil/5mil;

    极限最小线宽/间距:4mil/4mil。

    3)绿油桥必须不小于2mil(表贴管脚密集芯片如QFP类封装除外),否则容易在加工时导致焊盘间连锡。孔规则的推荐设置如下:

    ICT测试孔Test via(焊盘为32MIL)与 pin、test pin、test via、thru pin的间距设置,不得小于如下设置:

    测试孔推荐间距设置

    测试孔推荐间距设置

    测试点间距要求

    a)两个测试点中心间隔d:最好85mil;接受70mil;尽量避免50mil。

    b)测试点到过孔的间距d:最好20mil;最小12mil。

    c)测试点到底面器件焊盘边间距d:最好20mil;最小12mil。对于过波峰焊的单板,最好40mil;最小25mil。

    d)测试点到焊锡面走线的间距d:最好为20mil;最小为12mil。

    e)测试点到PCB板边的间距d:最小125mil。只有做密封圈夹具才有此要求。

    f)测试点到定位孔的间距d:最好200mil;最小125mil。便于定位柱安装。

    Thru pin到Thru pin、SMD Pin、Test pin的间距设置不得小于如下设置,并且还必须满足 SMD器件布局要求、THD布局要求和压接件器件布局要求。

    通孔管脚推荐设置间距

    通孔管脚推荐设置间距

    (以上间距规则来源于:某500强公司内部PCB设计规范)

    文章转载自:快点PCB

    Fri, 10 Apr 2020 03:44:06 +0000 judy 1003453 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003453.html#comments
    PCB-EMC设计中的两个重要布线原则 //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003440.html PCB-EMC设计中的两个重要布线原则
    judy 周四, 04/02/2020 - 10:35

    一. 3W原则
    这里3W是指线与线之间的距离应保持3倍线宽。为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,如果线中心距不少于3倍线宽时,则可保持70%的线间电场不互相干扰,称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W规则。在PCB布线时,特别要注意让时钟信号距离复位信号、报警信号等敏感信号至少3W以上。

    3W原则

    二. 20H原则:
    20H原则是指电源层相对地层内缩20H的距离,目的是为了抑制PCB边缘辐射效应,因为电源靠近PCB边缘时会向外辐射电磁干扰。将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导,有效的提高了PCB板的EMC性能。若电源内缩20H,则可以将70%的电场限制在接地边沿内,若电源内缩100H,则可以将98%的电场限制在接地边沿内。

    "20H规则"的采用是指要确保电源平面的边缘要比0V平面边缘至少缩入相当于两个平面间层距的20倍。在高速PCB中,通常电源平面和地平面间相互耦合RF能量成为边缘磁通泄露情况,而且RF能量(RF电流)会沿着PCB边缘辐射出去,为了减少这种耦合效应,所有的电源平面物理尺寸都要比最近邻的地平面尺寸小20H。

    20H原则

    三. 结语
    在进行高速PCB走线设计时,通过灵活运用这两个原则,可以有效降低单板辐射电磁波,使产品顺利通过电磁兼容测试。

    文章转载自: 电磁兼容与安规

    Thu, 02 Apr 2020 02:35:22 +0000 judy 1003440 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-04/1003440.html#comments
    PCB设计过程中电源处理的基本要素 //www.ferranmv.com/article/2020-03/1003424.html PCB设计过程中电源处理的基本要素
    judy 周五, 03/27/2020 - 11:27

    电源平面的处理,在PCB设计中占有很重要的地位。在一个完整的设计项目中,通常电源的处理情况能决定此次项目30%-50%的成功率,本次给大家介绍在PCB设计过程中电源平面处理应该考虑的基本要素。

    1、做电源处理时,首先应该考虑的是其载流能力,其中包含2个方面。

    a)电源线宽或铜皮的宽度是否足够。要考虑电源线宽,首先要了解电源信号处理所在层的铜厚是多少,常规工艺下PCB外层(TOP/BOTTOM层)铜厚是1OZ(35um),内层铜厚会根据实际情况做到1OZ或者0.5OZ。对于1OZ铜厚,在常规情况下,20mil能承载1A左右电流大小;0.5OZ铜厚,在常规情况下,40mil能承载1A左右电流大小。

    b)换层时孔的大小及数目是否满足电源电流通流能力。首先要了解单个过孔的通流能力,在常规情况下,温升为10度,可参考下表。

    过孔孔径与电源通流能力对照表

    过孔孔径与电源通流能力对照表

    从上表可以看出,单个10mil的过孔可承载1A的电流大小,所以在做设计时,若电源为2A电流,使用10mil大小过孔打孔换层时,至少要打2个过孔以上。一般在做设计时,会考虑在电源通道上多打几个孔,保持一点裕量。

    2、其次应考虑电源路径,具体应考虑以下2个方面。

    a)电源路径应该尽量短,如果走的过长,电源的压降会比较严重,压降过大会导致项目失败。

    b)电源平面分割要尽量保持规则,不允许有细长条及哑铃形分割。

    电源平面分割

    c)电源分割时,电源与电源平面分割距离尽量保持在20mil左右,如果在BGA部分区域,可局部保持10mil距离的分割距离,如果电源平面与平面距离过近,可能会有短路的风险。

    d)如若在相邻平面处理电源,要尽量避免铜皮或者走线平行处理。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免时可考虑中间隔地层。

    隔地层

    3、做电源分割时应尽量避免相邻信号线跨分割情况,信号在跨分割(如下图示红色信号线有跨分割现象)处因参考平面不连续会有阻抗突变情况产生,会产生EMI、串扰问题,在做高速设计时,跨分割会对信号质量影响很大。

    信号线有跨分割现象

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    Fri, 27 Mar 2020 03:27:10 +0000 judy 1003424 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-03/1003424.html#comments
    这些PCB设计的一些规范要求,值得初学者学习! //www.ferranmv.com/article/2020-03/1003398.html 这些PCB设计的一些规范要求,值得初学者学习!
    judy 周二, 03/17/2020 - 10:20

    PCB设计不是一件随心所欲的事,有很多的规范要求需要设计者遵守,以下是板儿妹收集的一些常用的PCB设计规范,值得大家学习哦~

    布局的基本原则

    1、与相关人员沟通以满足结构、SI、DFM、DFT、EMC方面的特殊要求。

    2、根据结构要素图,放置接插件、安装孔、指示灯等需要定位的器件,并给这些器件赋予不可移动属性,并进行尺寸标注。

    3、根据结构要素图和某些器件的特殊要求,设置禁止布线区、禁止布局区域。

    4、综合考虑PCB性能和加工的效率选择工艺加工流程(优先为单面SMT;单面SMT+插件;双面SMT;双面SMT+插件),并根据不同的加工工艺特点布局。

    5、布局时参考预布局的结果,根据“先大后小,先难后易”的布局原则。

    6、布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与低电压、小电流信号的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间距要充分。在满足仿真和时序分析要求的前提下,局部调整。

    7、相同电路部分尽可能采用对称式模块化布局。

    8、布局设置建议栅格为50mil,IC器件布局,栅格建议为25 25 25 25 mil。布局密度较高时,小型表面贴装器件,栅格设置建议不少于5mil。

    9、布局时,考虑fanout和测试点的位置,以器件中心点参考移动,考虑在两个过孔中间走两根走线,如下图FANOUT示例1、FANOUT示例2所示:

    FANOUT示例1

    FANOUT示例1

    FANOUT示例2

    FANOUT示例2

    PCB布线一般应遵循的规则

    1、印制导线布线层数根据需要确定。布线占用通道比一般应在50%以上;

    2、根据工艺条件和布线密度,合理选用导线宽度和导线间距,力求层内布线均匀,各层布线密度相近,必要时缺线区应加辅助非功能连接盘或印制导线;

    3、相邻两层导线应布成相互垂直斜交或弯曲走线,以减小寄生电容;

    4、印制导线布线应尽可能短,特别是高频信号和高敏感信号线;对时钟等重要信号线,必要时还应考虑等延时布线;

    5、同层上布设多种电源(层)或地(层)时,分隔间距应不小于1mm;

    6、对大于5×5mm²的大面积导电图形,应局部开窗口;

    7、电源层、地层大面积图形与其连接盘之间应进行热隔离设计,如图10所示,以免影响焊接质量。

    电源层、地层大面积图形与其连接盘之间应进行热隔离设计

    走线的线宽/线距

    1、PCB加工推荐使用的线宽/间距≥5mil/5mil,最小可使用的线宽/间距为4mil/4mil。

    2、走线和焊盘的距离:外层走线和焊盘的距离与内层走线距离孔环的距离要求一致。

    3、外层走线和焊盘的距离必需满足走线距离焊盘阻焊开窗边缘≥2mil。

    走线的安全距离

    1、走线距板边距离>20mil。内层电源/地距板边距离>20mil。

    2、接地汇流线及接地铜箔距离板边须>20mil。

    3、在有金属壳体(如:散热器、电源模块、金属拉手条、卧装电压调整器、晶振、铁氧 体电感等)直接与PCB接触的区域不允许有走线。器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸 1.5mm区域为表层走线禁布区。

    走线距非金属化孔的最近距离

    走线距非金属化孔的最近距离

    多层PCB层排布的一般原则

    1、器件面下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层以及为器件面布线提供参考平面;

    2、所有信号层尽可能与地平面相邻;

    3、尽量避免两信号层直接相邻;

    4、主电源尽可能与其对应地相邻;

    5、原则上应该采用对称结构设计。对称的含义包括:介质层厚度及种类、铜箔厚度、图形

    分布类型(大铜箔层、线路层)的对称。

    丝印设计通用要求

    1、为了确保所有字母、数字和符号在PCB上便于识别, 丝印的线宽必须大于5mil,丝印高度至少为50mil。

    2、丝印不允许与焊盘、基准点重叠。

    3、白色是默认的丝印油墨颜色,如有特殊需求,需要在PCB钻孔图文件中说明。

    4、在高密度PCB设计中,可根据需要选择丝印的内容。

    5、丝印字符串的排列方向从左至右、从下往上。

    文章来源:快点PCB

      Tue, 17 Mar 2020 02:20:03 +0000 judy 1003398 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-03/1003398.html#comments
      PCB差分信号设计中的3个常见误区 //www.ferranmv.com/article/2020-03/1003397.html PCB差分信号设计中的3个常见误区
      judy 周一, 03/16/2020 - 15:50

      在高速PCB设计中,差分信号(DIFferential Signal)的应用越来越广泛,电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计。

      为什么这样呢?和普通的单端信号走线相比,差分信号有抗干扰能力强、能有效抑制EMI、时序定位精确的优势。

      1

      差分信号PCB布线要求

      在电路板上,差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

      差分信号PCB布线

      ▶等长:

      等长是指两条线的长度要尽量一样长,是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性。减少共模分量。

      ▶等宽、等距:

      等宽是指两条信号的走线宽度需要保持一致,等距是指两条线之间的间距要保持不变,保持平行。

      ▶阻抗最小变化:

      在设计具有差分信号的PCB时,最重要的事情之一是找出应用的目标阻抗,然后相应地规划差分对。此外,保持尽可能小的阻抗变化。差分线的阻抗取决于诸如走线宽度,走线耦合,铜厚度以及PCB材料和层叠等因素。当你尝试避免改变差分对阻抗的任何事情时,请考虑其中的每一个。

      常见误区

      误区一

      认为差分信号不需要地平面作为回流路径,或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径。

      造成这种误区的原因是被表面现象迷惑,或者对高速信号传输的机理认识还不够深入。差分电路对于类似地以及其它可能存在于电源和地平面上的噪音信号是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径,其实在信号回流分析上,差分走线和普通的单端走线的机理是一致的,即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流,最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外,还存在相互之间的耦合,哪一种耦合强,哪一种就成为主要的回流通路。

      在PCB电路设计中,一般差分走线之间的耦合较小,往往只占10~20%的耦合度,更多的还是对地的耦合,所以差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。当地平面发生不连续的时候,无参考平面的区域,差分走线之间的耦合才会提供主要的回流通路,尽管参考平面的不连续对差分走线的影响没有对普通的单端走线来的严重,但还是会降低差分信号的质量,增加 EMI,要尽量避免。

      另外也有些设计人员认为,可以去掉差分走线下方的参考平面,以抑制差分传输中的部分共模信号,但从理论上看这种做法是不可取的,阻抗如何控制?不给共模信号提供阻抗回路,势必会造成EMI辐射,这种做法弊大于利。

      误区二

      认为保持等间距比匹配线长更重要。

      在实际的PCB布线中,往往不能同时满足差分设计的要求。由于管脚分布,过孔,以及走线空间等因素存在,必须通过适当的绕线才能达到线长匹配的目的,但带来的结果必然是差分对的部分区域无法平行。PCB差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长,其它的规则都可以根据设计要求和实际应用进行灵活处理。

      误区三

      认为差分走线一定要靠的很近。

      让差分走线靠近无非是为了增强他们的耦合,既可以提高对噪声的免疫力,还能充分利用磁场的相反极性来抵消对外界的电磁干扰。虽说这种做法在大多数情况下是非常有利的,但不是绝对的,如果能保证让它们得到充分的屏蔽,不受外界干扰,那么我们也就不需要再让通过彼此的强耦合达到抗干扰和抑制 EMI 的目的了。

      如何才能保证差分走线具有良好的隔离和屏蔽呢?增大与其它信号走线的间距是最基本的途径之一,电磁场能量是随着距离呈平方关系递减的,一般线间距超过4倍线宽时,它们之间的干扰就极其微弱了,基本可以忽略。

      此外,通过地平面的隔离也可以起到很好的屏蔽作用,这种结构在高频的(10G以上)IC封装PCB设计中经常会用采用,被称为CPW结构,可以保证严格的差分阻抗控制。

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      Mon, 16 Mar 2020 07:50:30 +0000 judy 1003397 at //www.ferranmv.com //www.ferranmv.com/article/2020-03/1003397.html#comments