怎樣做出一塊好的PCB板?

發(fā)表時(shí)間:2020-09-10 09:24:31 人氣:3426

大家都知道理做PCB板就是把設(shè)計(jì)好的原理圖變成一塊實(shí)實(shí)在在的PCB電路板,請(qǐng)別小看這一過(guò)程,有很多原理上行得通的東西在工程中卻難以實(shí)現(xiàn),或是別人能實(shí)現(xiàn)的東西另一些人卻實(shí)現(xiàn)不了,因此說(shuō)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(lǐng)域的兩大難點(diǎn)在于高頻信號(hào)和微弱信號(hào)的處理,在這方面PCB制作水平就顯得尤其重要,同樣的原理設(shè)計(jì),同樣的元器件,不同的人制作出來(lái)的PCB就具有不同的結(jié)果,那么如何才能做出一塊好的PCB板呢?根據(jù)我們以往的經(jīng)驗(yàn),想就以下幾方面談?wù)勛约旱目捶ǎ?/span>


一、要明確設(shè)計(jì)目標(biāo)

接受到一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù),首先要明確其設(shè)計(jì)目標(biāo),是普通的PCB板、高頻PCB板、小信號(hào)處理PCB板還是既有高頻率又有小信號(hào)處理的PCB板,如果是普通的PCB板,只要做到布局布線合理整齊,機(jī)械尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤即可,如有中負(fù)載線和長(zhǎng)線,就要采用一定的手段進(jìn)行處理,減輕負(fù)載,長(zhǎng)線要加強(qiáng)驅(qū)動(dòng),重點(diǎn)是防止長(zhǎng)線反射。 當(dāng)板上有超過(guò)40MHz的信號(hào)線時(shí),就要對(duì)這些信號(hào)線進(jìn)行特殊的考慮,比如線間串?dāng)_等問(wèn)題。如果頻率更高一些,對(duì)布線的長(zhǎng)度就有更嚴(yán)格的限制,根據(jù)分布參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)理論,高速電路與其連線間的相互作用是決定性因素,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略。隨著門傳輸速度的提高,在信號(hào)線上的反對(duì)將會(huì)相應(yīng)增加,相鄰信號(hào)線間的串?dāng)_將成正比地增加,通常高速電路的功耗和熱耗散也都很大,在做高速PCB時(shí)應(yīng)引起足夠的重視。

當(dāng)板上有毫伏級(jí)甚至微伏級(jí)的微弱信號(hào)時(shí),對(duì)這些信號(hào)線就需要特別的關(guān)照,小信號(hào)由于太微弱,非常容易受到其它強(qiáng)信號(hào)的干擾,屏蔽措施常常是必要的,否則將大大降低信噪比。以致于有用信號(hào)被噪聲淹沒(méi),不能有效地提取出來(lái)。

對(duì)板子的調(diào)測(cè)也要在設(shè)計(jì)階段加以考慮,測(cè)試點(diǎn)的物理位置,測(cè)試點(diǎn)的隔離等因素不可忽略,因?yàn)橛行┬⌒盘?hào)和高頻信號(hào)是不能直接把探頭加上去進(jìn)行測(cè)量的。

此外還要考慮其他一些相關(guān)因素,如板子層數(shù),采用元器件的封裝外形,板子的機(jī)械強(qiáng)度等。在做PCB板子前,要做出對(duì)該設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)心中有數(shù)。


二、了解所用元器件的功能對(duì)布局布線的要求

我們知道,有些特殊元器件在布局布線時(shí)有特殊的要求,比如LOTI和APH所用的模擬信號(hào)放大器,模擬信號(hào)放大器對(duì)電源要求要平穩(wěn)、紋波小。模擬小信號(hào)部分要盡量遠(yuǎn)離功率器件。在OTI板上,小信號(hào)放大部分還專門加有屏蔽罩,把雜散的電磁干擾給屏蔽掉。NTOI板上用的GLINK芯片采用的是ECL工藝,功耗大發(fā)熱厲害,對(duì)散熱問(wèn)題必須在布局時(shí)就必須進(jìn)行特殊考慮,若采用自然散熱,就要把GLINK芯片放在空氣流通比較順暢的地方,而且散出來(lái)的熱量還不能對(duì)其它芯片構(gòu)成大的影響。如果板子上裝有喇叭或其他大功率的器件,有可能對(duì)電源造成嚴(yán)重的污染這一點(diǎn)也應(yīng)引起足夠的重視。


三、元器件布局的考慮

元器件的布局首先要考慮的一個(gè)因素就是電性能,把連線關(guān)系密切的元器件盡量放在一起,尤其對(duì)一些高速線,布局時(shí)就要使它盡可能地短,功率信號(hào)和小信號(hào)器件要分開。在滿足電路性能的前提下,還要考慮元器件擺放整齊、美觀,便于測(cè)試,板子的機(jī)械尺寸,插座的位置等也需認(rèn)真考慮。

高速系統(tǒng)中的接地和互連線上的傳輸延遲時(shí)間也是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的因素。信號(hào)線上的傳輸時(shí)間對(duì)總的系統(tǒng)速度影響很大,特別是對(duì)高速的ECL電路,雖然集成電路塊本身速度很高,但由于在底板上用普通的互連線(每30cm線長(zhǎng)約有2ns的延遲量)帶來(lái)延遲時(shí)間的增加,可使系統(tǒng)速度大為降低。象移位寄存器,同步計(jì)數(shù)器這種同步工作部件最好放在同一塊插件板上,因?yàn)榈讲煌寮迳系臅r(shí)鐘信號(hào)的傳輸延遲時(shí)間不相等,可能使移位寄存器產(chǎn)主錯(cuò)誤,若不能放在一塊板上,則在同步是關(guān)鍵的地方,從公共時(shí)鐘源連到各插件板的時(shí)鐘線的長(zhǎng)度必須相等。


四、PCB板的布線技術(shù)

做PCB時(shí)是選用雙面板還是多層板,要看最高工作頻率和電路系統(tǒng)的復(fù)雜程度以及對(duì)組裝密度的要求來(lái)決定。在時(shí)鐘頻率超過(guò)200MHZ時(shí)最好選用多層板。如果工作頻率超過(guò)350MHz,最好選用以聚四氟乙烯作為介質(zhì)層的印制電路板,因?yàn)樗母哳l衰耗要小些,寄生電容要小些,傳輸速度要快些,還由于Z0較大而省功耗,對(duì)印制電路板的走線有如下原則要求

(1)所有平行信號(hào)線之間要盡量留有較大的間隔,以減少串?dāng)_。如果有兩條相距較近的信號(hào)線,最好在兩線之間走一條接地線,這樣可以起到屏蔽作用。

(2) 設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸線時(shí)要避免急拐彎,以防傳輸線特性阻抗的突變而產(chǎn)生反射,要盡量設(shè)計(jì)成具有一定尺寸的均勻的圓弧線。

印制線的寬度可根據(jù)上述微帶線和帶狀線的特性阻抗計(jì)算公式計(jì)算,印制電路板上的微帶線的特性阻抗一般在50~120Ω之間。要想得到大的特性阻抗,線寬必須做得很窄。但很細(xì)的線條又不容易制作。綜合各種因素考慮,一般選擇68Ω左右的阻抗值比較合適,因?yàn)檫x擇68Ω的特性阻抗,可以在延遲時(shí)間和功耗之間達(dá)到最佳平衡。一條50Ω的傳輸線將消耗更多的功率;較大的阻抗固然可以使消耗功率減少,但會(huì)使傳輸延遲時(shí)間憎大。由于負(fù)線電容會(huì)造成傳輸延遲時(shí)間的增大和特性阻抗的降低。但特性阻抗很低的線段單位長(zhǎng)度的本征電容比較大,所以傳輸延遲時(shí)間及特性阻抗受負(fù)載電容的影響較小。具有適當(dāng)端接的傳輸線的一個(gè)重要特征是,分枝短線對(duì)線延遲時(shí)間應(yīng)沒(méi)有什么影響。當(dāng)Z0為50Ω時(shí)。分枝短線的長(zhǎng)度必須限制在2.5cm以內(nèi).以免出現(xiàn)很大的振鈴。

(4)對(duì)于雙面板(或六層板中走四層線).電路板兩面的線要互相垂直,以防止互相感應(yīng)產(chǎn)主串?dāng)_。

(5)印制板上若裝有大電流器件,如繼電器、指示燈、喇叭等,它們的地線最好要分開單獨(dú)走,以減少地線上的噪聲,這些大電流器件的地線應(yīng)連到插件板和背板上的一個(gè)獨(dú)立的地總線上去,而且這些獨(dú)立的地線還應(yīng)該與整個(gè)系統(tǒng)的接地點(diǎn)相連接。

(6)如果板上有小信號(hào)放大器,則放大前的弱信號(hào)線要遠(yuǎn)離強(qiáng)信號(hào)線,而且走線要盡可能地短,如有可能還要用地線對(duì)其進(jìn)行屏蔽。


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