硬件設計_PCB工程注意點

目錄

 一、原理圖階段

 (1)網標連通完整性

 二、PCB階段

(1)基本原則

(2)電源平面層疊

(3)載流能力

(4)規則設置

(5)整體佈局

(6)差分走線

(7)敷銅

(8)快捷鍵(Altium Designer)

(9)後期檢查


筆記是思考的迭代積累。

目的:資源積累

方式:熟練的寫關鍵詞、使用不多但重要的(通常理解不太深刻),名詞解釋

歡迎大家互相交流,共同促進理解,提升專業技能。 


 一、原理圖階段

 (1)網標連通完整性

  1. 網標浮地:編譯原理圖,提前調出查看message;
  2. 兩處網標不一致(例如空格和下劃線混淆):打開“參數管理器(參數選擇:網絡)”,查看該網標的使用頻次,僅僅只使用了一次的自建網標(不是芯片管腳自己的網絡)要特別注意,逐一排查;
  3. 直接連線沒有聯通(中間斷了一小截):逐一排查,需要手動一個個雙擊identity,這種的命名一般爲NetU1_A8(u1芯片的A8引腳)。若有連接,則彈窗爲兩個引腳聯通視圖;若沒有連接,則彈窗爲一個引腳視圖。如下圖1、2。
圖1 彈窗爲兩個引腳聯通視圖_T8&D4
圖2 彈窗爲單個引腳視圖_A7

 二、PCB階段

(1)基本原則

  • 20H原則
  1. 原因:電源平面和地平面相互耦合RF能量,導致邊緣磁通泄露;
  2. 期望:抑制邊緣輻射效應,提高EMC,使得電場只在gnd層範圍內傳導;
  3. 10H磁通泄露顯著改變,20H抑制70%,100H抑制98%;
  4. 不知道gnd和power的實際間距,建議內縮50mil;
  5. AD軟件裏間距默認是0.036mm,0.8mm算是20H,50mil=1.27mm,算是35H。
  • 3W原則
  1. 場景:50歐姆特性阻抗傳輸線;
  2. 效果:使信號間的串擾減少70%;
  3. 應用:時鐘線、差分線、視頻/音頻信號線、復位信號線。

(2)電源平面層疊

  • 如果相鄰平面都是電源,要避免銅皮或者走線平行處理,平行的話會產生電勢。

解決方法:錯開點,不要重疊;中間加地層;重疊部分變爲和上層同一個電源。

(3)載流能力

  1. 2.54mm=100mil;
  2. 銅線載流能力:表層1oz(35mil的厚度)20mil@1A,內電層0.5oz,40mil@1A;
  3. 空間較小時使用8-14/6-12,關鍵部位多打幾個,增大載流能力,注意電流不聽話,不是均勻分配的;
  4. 過孔通流能力如表1:
表1 過孔通流能力
孔內徑(mil) 孔外徑(mil) 設計推薦值(A)
10 20 1.0

            12

24 1.2
16 30 1.4
20 40 1.5

(4)規則設置

  1. 注意放置過孔的間距,間距最好是保證我們的兩個過孔之間最少能夠穿過一根線;
  2. 設置內電層的保護環7mil;
  3. 大絲印:高30mil,寬5mil;小絲印:高15mil,寬3mil,字體serif。

(5)整體佈局

  • 電源線距
  1. 電源線和信號線間距要超過20mil,這樣干擾較少,否則靠近3.3V電源線走一條GND,屏蔽對信號線的干擾;
  2. 並行電源線,若壓差差距不大,可以距離近些,若差的大可以距離遠點,可以以線寬度的2分之一,3分之一,4分之一,5分之一做距離。當然了,條件滿足的話,越大越好。
  • 安裝孔
  1. 安裝孔下面的平面層挖空,後期防止螺釘磨損接觸到平面層導通;
  2. 儘量給安裝孔四周留較大空間,至少5mm。

(6)差分走線

  1. 遇到阻抗匹配,參考:阻抗匹配設計_ SI9000 學習筆記
  2. 蛇形走線快捷鍵:TR;
  3. 高速線使用arcs(圓弧);
  4. 最大幅值 Max Amplitude < 30mil(1mm);
  5. 間隔 Gap > 3w(差分等長要 gap>=4w);
  6. 調節快捷鍵:幅度 < ,gap間隔 3/4 ,弧度 1/2(字母上邊的數字,不是小鍵盤);
  7. 若連線分段了,不是一條完整的線,則只能在每一段上分別走TR,或者重新連一下,一下走完。

(7)敷銅

  • 電氣
  1. 信號完整性要求,給高頻數字信號一個完整的迴流路徑,並減少直流網絡的佈線;
  2. 數字電路中存在大量尖峯脈衝電流,而地網絡的干擾能量U=I*R,因此降低地線阻抗尤爲重要。所謂抗干擾有很大一部分是通過降低地線阻抗實現的,因此大量的鋪銅或者完整的地平面能夠降低地線阻抗,從而增強系統的抗干擾能力;
  3. 對於電源來說,其傳輸路徑包括電源路徑和迴流路徑地,整個傳輸路徑的壓降U=I*R,該路徑上的直流電阻R越低,壓降就越低。因此大量的鋪銅能夠降低電源傳輸路徑上的直流電阻,減小電源迴路面積,從而降低其壓降,提高電源的傳輸效率;
  4. 鋪不鋪:如果表層器件、佈線較多, 很難保證銅箔完整,還會帶來內層信號跨分割問題,那就放棄鋪銅。
  • EMC
  1. 對於大面積的地或電源鋪銅,會起到屏蔽作用,有些特殊地,如屏蔽層地PGND起到防護作用;
  2. 鋪不鋪:上下兩層表面鋪地對EMC有好處,但是鋪銅要儘量完整,避免出現孤島。所以,如果不完整、離散大,那就放棄鋪銅。
  • 散熱

特殊器件安裝要求鋪銅增加散熱,主芯片、電源下邊一般要有幾層的鋪銅。

  • 工藝
  1. 爲了保證電鍍效果、或層壓不變形,在走線層空白地方也是要進行鋪銅;
  2. 大部分是用實心銅的 ,屏蔽性方面也比較好,網格銅一般常見在FPC軟板上面。

(8)快捷鍵(Altium Designer)

  1. 多根走線:TTM或者PM
  2. 蛇形走線:TR
  3. 柵格步進大小(移動元器件精度):ctrl+g
  4. 絲印整體位置調整:AP
  5. 取消高亮:shift+c
  6. 原理圖中局部打斷走線:E+W(Break Wire)
  7. 捕獲中心:shift+e

(9)後期檢查

  1. PCB檢查連線接觸不良,線寬0.1mil,過孔4-6mil;
  2. 3D視角查看平面層、敷銅、安裝孔破壞銅皮處,是否存在尖角,防止天線效應;
  3. 絲印標明二極管、LED正負端,可以約定絲印靠近端即爲正極;
  4. 最好做自己風格的一張checklist。

∑ 後期學習中若遇到其他的重點、注意點,會不斷積累補充~

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