PCB注意项目.doc

PCB设计通常标准 内容:印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件支撑件它提供电路元件和器件之间电气连接。伴随电于技术飞速发展，PGB密度越来越高。PCB设计好坏对抗干扰能力影响很大所以，在进行PCB设计时必需遵守PCB设计通常标准，并应符合抗干扰设计要求。PCB设计通常标准要使电子电路取得最好性能，元器件布且及导线布设是很关键。为了设计质量好、造价低PCB应遵照以下通常标准：1.布局首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后再确定特殊元件位置。最终，依据电路功效单元，对电路全部元器件进行布局。在确定特殊元件位置时要遵守以下标准：(1)尽可能缩短高频元器件之间连线，设法降低它们分布参数和相互间电磁干扰。易受干扰元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽可能远离。(2)一些元器件或导线之间可能有较高电位差，应加大它们之间距离，以免放电引出意外短路。带高电压元器件应尽可能部署在调试时手不易触及地方。(3)重量超出15g元器件、应该用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发烧量多元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发烧元件。(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件布局应考虑整机结构要求。若是机内调整，应放在印制板上方便于调整地方；若是机外调整，其位置要和调整旋钮在机箱面板上位置相适应。(5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用位置。依据电路功效单元对电路全部元器件进行布局时，要符合以下标准：(1)根据电路步骤安排各个功效电路单元位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致方向。(2)以每个功效电路关键元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上尽可能降低和缩短各元器件之间引线和连接。(3)在高频下工作电路，要考虑元器件之间分布参数。通常电路应尽可能使元器件平行排列。这么，不仅美观而且装焊轻易易于批量生产。(4)在电路板边缘元器件，离电路板边缘通常大于2mm。电路板最好形状为矩形。长宽比为3：2成4：3。电路板面尺寸大于200x150mm时应考虑电路板所受机械强度。2布线布线标准以下；(1)输入输出端用导线应尽可能避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈藕合。(2)印制摄导线最小宽度关键由导线和绝缘基扳间粘附强度和流过它们电流值决定。当铜箔厚度为0.05mm、宽度为115mm时经过2A电流，温度不会高于3，所以导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.020.3mm导线宽度。当然，只要许可，还是尽可能用宽线尤其是电源线和地线。 导线最小间距关键由最坏情况下线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺许可，可使间距小至58mm。(3)印制导线拐弯处通常取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。另外，尽可能避免使用大面积铜箔，不然长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必需用大面积铜箔时，最好用栅格状.这么有利于排除铜箔和基板间粘合剂受热产生挥发性气体。3.焊盘焊盘中心孔要比器件引线直径稍大部分。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D通常大于(d+1.2)mm，其中d为引线孔径。对高密度数字电路，焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。PCB及电路抗干扰方法印制电路板抗干扰设计和具体电路有着亲密关系，这里仅就PCB抗干扰设计几项常见方法做部分说明。1.电源线设计 依据印制线路板电流大小，尽可能加租电源线宽度，降低环路电阻。同时、使电源线、地线走向和数据传输方向一致，这么有利于增强抗噪声能力。2.地段设计地线设计标准是；(1)数字地和模拟地分开。若线路板上现有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽可能分开。低频电路地应尽可能采取单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采取多点串联接地，地线应短而租，高频元件周围尽可能用栅格状大面积地箔。(2)接地线应尽可能加粗。若接地线用很纫线条，则接地电位随电流改变而改变，使抗噪性能降低。所以应将接地线加粗，使它能经过三倍于印制板上许可电流。如有可能，接地线应在23mm以上。(3)接地线组成闭环路。只由数字电路组成印制板，其接地电路布成团环路大多能提升抗噪声能力。3.退藕电容配置PCB设计常规做法之一是在印制板各个关键部位配置合适退藕电容。退藕电容通常配置标准是：(1)电源输入端跨接10100uf电解电容器。如有可能，接100uF以上愈加好。(2)标准上每个集成电路芯片全部应部署一个0.01pF瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每48个芯片部署一个110pF但电容。(3)对于抗噪能力弱、关断时电源改变大器件，如RAM、ROM存放器件，应在芯片电源线和地线之间直接接入退藕电容。(4)电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。另外，还应注意以下两点：(1在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时操作它们时均会产生较大火花放电，必需采取附图所表示RC电路来吸收放电电流。通常R取12K，C取2.247UF。(2CMOS输入阻抗很高，且易受感应，所以在使用时对不用端要接地或接正电源。常常使用排阻做为上拉或下拉。排阻公共端接电源或地线，在实际使用过程中发觉，假如排阻值较大则经过公共端耦合引发误动作。排阻值较小则增加系统功耗。结论：排阻阻值要慎选，公共端接线或电源线要粗，最好有退耦电容。* RF产品设计过程中降低信号耦合PCB布线技巧 一轮蓝牙设备、无绳电话和蜂窝电话需求高潮正促进中国电子工程师越来越关注RF电路设计技巧。RF电路板设计是最令设计工程师感到头疼部分，如想一次取得成功，仔细计划和重视细节是必需加以高度重视两大关键设计规则。 射频(RF)电路板设计因为在理论上还有很多不确定性，所以常被形容为一个“黑色艺术”，但这个见解只有部分正确，RF电路板设计也有很多能够遵照准则和不应该被忽略法则。不过，在实际设计时，真正实用技巧是当这些准则和法则因多种设计约束而无法正确地实施时怎样对它们进行折衷处理。当然，有很多关键RF设计课题值得讨论，包含阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板和波长和驻波，不过，本文将集中探讨和RF电路板分区设计相关多种问题。 今天蜂窝电话设计以多种方法将全部东西集成在一起，这对RF电路板设计来说很不利。现在业界竞争很猛烈，人人全部在找措施用最小尺寸和最小成本集成最多功效。模拟、数字和RF电路全部紧密地挤在一起，用来隔开各自问题区域空间很小，而且考虑到成本原因，电路板层数往往又减到最小。令人感到不可思议是，多用途芯片可将多个功效集成在一个很小裸片上，而且连接外界引脚之间排列得又很紧密，所以RF、IF、模拟和数字信号很靠近，但它们通常在电气上是不相干。电源分配可能对设计者来说是一个噩梦，为了延长电池寿命，电路不一样部分是依据需要而分时工作，并由软件来控制转换。这意味着你可能需要为你蜂窝电话提供5到6种工作电源。一、RF布局概念在设计RF布局时，有多个总标准必需优先加以满足： 尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。假如你PCB板上有很多物理空间，那么你能够很轻易地做到这一点，但通常元器件很多，PCB空间较小，所以这通常是不可能。你能够把她们放在PCB板两面，或让它们交替工作，而不是同时工作。高功率电路有时还可包含RF缓冲器和压控制振荡器(VCO)。 确保PCB板上高功率区最少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜皮越多越好。稍后，我们将讨论怎样依据需要打破这个设计标准，和怎样避免由此而可能引发问题。 芯片和电源去耦一样也极为关键，稍后将讨论实现这个标准多个方法。 RF输出通常需要远离RF输入，稍后我们将进行具体讨论。 敏感模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。二、怎样进行分区？ 设计分区能够分解为物理分区和电气分区。物理分区关键包含元器件布局、朝向和屏蔽等问题；电气分区能够继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号和接地等分区。 首先我们讨论物理分区问题。元器件布局是实现一个优异RF设计关键，最有效技术是首先固定在RF路径上元器件，并调整其朝向以将RF路径长度减到最小，使输入远离输出，并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路。 最有效电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下第二层，并尽可能将RF线走在表层上。将RF路径上过孔尺寸减到最小不仅能够降低路径电感，而且还能够降低主地上虚焊点，并可降低RF能量泄漏到层叠板内其它区域机会。 在物理空间上，像多级放大器这么线性电路通常足以将多个RF区之间相互隔离开来，不过双工器、混频器和中频放大器/混频器总是有多个RF/IF信号相互干扰，所以必需小心地将这一影响减到最小。RF和IF走线应尽可能走十字交叉，并尽可能在它们之间隔一块地。正确RF路径对整块PCB板性能而言很关键，这也就是为何元器件布局通常在蜂窝电话PCB板设计中占大部分时间原因。 在蜂窝电话PCB板上，通常能够将低噪音放大器电路放在PCB板某一面，而高功率放大器放在另一面，并最终经过双工器把它们在同一面上连接到RF端和基带处理器端天线上。需要部分技巧来确保直经过孔不会把RF能量从板一面传输到另一面，常见技术是在两面全部使用盲孔。能够经过将直经过孔安排在PCB板两面全部不受RF干扰区域来将直经过孔不利影响减到最小。 有时不太可能在多个电路块之间确保足够隔离，在这种情况下就必需考虑采取金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内，但金属屏蔽罩也存在问题，比如：本身成本和装配成本全部很贵； 外形不规则金属屏蔽罩在制造时极难确保高精度，长方形或正方形金属屏蔽罩又使元器件布局受到部分限制；金属屏蔽罩不利于元器件更换和故障定位；因为金属屏蔽罩必需焊在地上，必需和元器件保持一个合适距离，所以需要占用宝贵PCB板空间。 尽可能确保屏蔽罩完整很关键，进入金属屏蔽罩数字信号线应该尽可能走内层，而且最好走线层下面一层PCB是地层。RF信号线能够从金属屏蔽罩底部小缺口和地缺口处布线层上走出去，不过缺口处周围要尽可能地多布部分地，不一样层上地可经过多个过孔连在一起。 尽管有以上问题，不过金属屏蔽罩很有效，而且常常还是隔离关键电路唯一处理方案。 另外，合适和有效芯片电源去耦也很关键。很多集成了线性线路RF芯片对电源噪音很敏感，通常每个芯片全部需要采取高达四个电容和一个隔离电感来确保滤除全部电源噪音(见图1)。 最小电容值通常取决于其自谐振频率和低引脚电感，C4值就是据此选择。C3和C2值因为其本身引脚电感关系而相对较大部分，从而RF去耦效果要差部分，不过它们较适合于滤除较低频率噪声信号。电感L1使RF信号无法从电源线耦合到芯片中。记住：全部走线全部是一条潜在既可接收也可发射RF信号天线，另外将感应射频信号和关键线路隔离开也很必需。 这些去耦元件物理位置通常也很关键，图2表示了一个经典布局方法。这多个关键元件布局标准是：C4要尽可能靠近IC引脚并接地，C3必需最靠近C4，C2必需最靠近C3，而且IC引脚和C4连接走线要尽可能短，这多个元件接地端(尤其是C4)通常应该经过下一地层和芯片接地引脚相连。将元件和地层相连过孔应该尽可能靠近PCB板上元件焊盘，最好是使用打在焊盘上盲孔以将连接线电感减到最小，电感应该靠近C1。 一块集成电路或放大器常常带有一个开漏极输出，所以需要一个上拉电感来提供一个高阻抗RF负载和一个低阻抗直流电源，一样标准也适适用于对这一电感端电源进行去耦。有些芯片需要多个电源才能工作，所以你可能需要两到三套电容和电感来分别对它们进行去耦处理，假如该芯片周围没有足够空间话，那么可能会碰到部分麻烦。 记住电感极少并行靠在一起，因为这将形成一个空芯变压器并相互感应产生干扰信号，所以它们之间距离最少要相当于其中一个器件高度，或成直角排列以将其互感减到最小。 电气分区标准大致上和物理分区相同，但还包含部分其它原因。现代蜂窝电话一些部分采取不一样工作电压，并借助软件对其进行控制，以延长电池工作寿命。这意味着蜂窝电话需要运行多个电源，而这给隔离带来了更多问题。电源通常从连接器引入，并立即进行去耦处理以滤除任何来自线路板外部噪声，然后再经过一组开关或稳压器以后对其进行分配。 蜂窝电话里大多数电路直流电流全部相当小，所以走线宽度通常不是问题，不过，必需为高功率放大器电源单独走一条尽可能宽大电流线，以将传输压降减到最低。为了避免太多电流损耗，需要采取多个过孔来将电流从某一层传输到另一层。另外，假如不能在高功率放大器电源引脚端对它进行充足去耦，那么高功率噪声将会辐射到整块板上，并带来多种多样问题。高功率放大器接地相当关键，并常常需要为其设计一个金属屏蔽罩。 在大多数情况下，一样关键是确保RF输出远离RF输入。这也适适用于放大器、缓冲器和滤波器。在最坏情况下，假如放大器和缓冲器输出以合适相位和振幅反馈到它们输入端，那么它们就有可能产生自激振荡。在最好情况下，它们将能在任何温度和电压条件下稳定地工作。实际上，它们可能会变得不稳定，并将噪音和互调信号添加到RF信号上。 假如射频信号线不得不从滤波器输入端绕回输出端，这可能会严重损害滤波器带通特征。为了使输入和输出得到良好隔离，首先必需在滤波器周围布一圈地，其次滤波器下层区域也要布一块地，并和围绕滤波器主地连接起来。把需要穿过滤波器信号线尽可能远离滤波器引脚也是个好方法。另外，整块板上各个地方接地全部要十分小心，不然你可能会在不知不觉之中引入一条你不期望发生耦合通道。图3具体说明了这一接地措施。 有时能够选择走单端或平衡RF信号线，相关交叉干扰和EMC/EMI标准在这里一样适用。平衡RF信号线假如走线正确话，能够降低噪声和交叉干扰，不过它们阻抗通常比较高，而且要保持一个合理线宽以得到一个匹配信号源、走线和负载阻抗，实际布线可能会有部分困难。 缓冲器能够用来提升隔离效果，因为它可把同一个信号分为两个部分，并用于驱动不一样电路，尤其是本振可能需要缓冲器来驱动多个混频器。当混频器在RF频率处抵达共模隔离状态时，它将无法正常工作。缓冲器能够很好地隔离不一样频率处阻抗改变，从而电路之间不会相互干扰。 缓冲器对设计帮助很大，它们能够紧跟在需要被驱动电路后面，从而使高功率输出走线很短，因为缓冲器输入信号电平比较低，所以它们不易对板上其它电路造成干扰。 还有很多很敏感信号和控制线需要尤其注意，但它们超出了本文探讨范围，所以本文仅略作叙述，不再进行具体说明。 压控振荡器(VCO)可将改变电压转换为改变频率，这一特征被用于高速频道切换，但它们一样也将控制电压上微量噪声转换为微小频率改变，而这就给RF信号增加了噪声。总来说，在这一级以后你再也没有措施从RF输出信号中将噪声去掉。那么困难在哪里呢？首先，控制线期望频宽范围可能从DC直到2MHz，而经过滤波来去掉这么宽频带噪声几乎是不可能；其次，VCO控制线通常是一个控制频率反馈回路一部分，它在很多地方全部有可能引入噪声，所以必需很小心处理VCO控制线。 要确保RF走线下层地是实心，而且全部元器件全部牢靠地连到主地上，并和其它可能带来噪声走线隔离开来。另外，要确保VCO电源已得到充足去耦，因为VCORF输出往往是一个相对较高电平，VCO输出信号很轻易干扰其它电路，所以必需对VCO加以尤其注意。实际上，VCO往往布放在RF区域末端，有时它还需要一个金属屏蔽罩。 谐振电路(一个用于发射机，另一个用于接收机)和VCO相关，但也有它自己特点。简单地讲，谐振电路是一个带有容性二极管并行谐振电路，它有利于设置VCO工作频率和将语音或数据调制到RF信号上。 全部VCO设计标准一样适适用于谐振电路。因为谐振电路含有数量相当多元器件、板上分布区域较宽和通常运行在一个很高RF频率下，所以谐振电路通常对噪声很敏感。信号通常排列在芯片相邻脚上，但这些信号引脚又需要和相对较大电感和电容配合才能工作，这反过来要求这些电感和电容位置必需靠得很近，并连回到一个对噪声很敏感控制环路上。要做到这点是不轻易。 自动增益控制(AGC)放大器一样是一个轻易出问题地方，不管是发射还是接收电路全部会有AGC放大器。AGC放大器通常能有效地滤掉噪声，不过因为蜂窝电话含有处剪发射和接收信号强度快速改变能力，所以要求AGC电路有一个相当宽带宽，而这使一些关键电路上AGC放大器很轻易引入噪声。 设计AGC线路必需遵守良好模拟电路设计技术，而这跟很短运放输入引脚和很短反馈路径相关，这两处全部必需远离RF、IF或高速数字信号走线。一样，良好接地也必不可少，而且芯片电源必需得到良好去耦。假如必需要在输入或输出端走一根长线，那么最好是在输出端，通常输出端阻抗要低得多，而且也不轻易感应噪声。通常信号电平越高，就越轻易把噪声引入到其它电路。 在全部PCB设计中，尽可能将数字电路远离模拟电路是一条总标准，它一样也适适用于RF PCB设计。公共模拟地和用于屏蔽和隔开信号线地通常是相同关键，问题在于假如没有预见和事先仔细计划，每次你能在这方面所做事全部极少。所以在设计早期阶段，仔细计划、考虑周全元器件布局和根本布局评定全部很关键，因为疏忽而引发设计更改将可能造成一个立即完成设计又必需推倒重来。这一因疏忽而造成严重后果，不管怎样对你个人事业发展来说不是一件好事。 一样应使RF线路远离模拟线路和部分很关键数字信号，全部RF走线、焊盘和元件周围应尽可能多填接地铜皮，并尽可能和主地相连。类似面包板微型过孔结构板在RF线路开发阶段很有用，假如你选择了结构板，那么你毋须花费任何开销就可随意使用很多过孔，不然在一般PCB板上钻孔将会增加开发成本，而这在大批量生产时会增加成本。 假如RF走线必需穿过信号线，那么尽可能在它们之间沿着RF走线布一层和主地相连地。假如不可能话，一定要确保它们是十字交叉，这可将容性耦合减到最小，同时尽可能在每根RF走线周围多布部分地，并把它们连到主地。另外，将并行RF走线之间距离减到最小能够将感性耦合减到最小。 一个实心整块接地面直接放在表层下第一层时，隔离效果最好，尽管小心一点设计时其它做法也管用。我曾试过把接地面分成几块来隔离模拟、数字和RF线路，但我从未对结果感到满意过，因为最终总是有部分高速信号线要穿过这些分开地，这不是一件好事。 在PCB板每一层，应布上尽可能多地，并把它们连到主地面。尽可能把走线靠在一起以增加内部信号层和电源分配层地块数量，并合适调整走线方便你能将地连接过孔部署到表层上隔离地块。应该避免在PCB各层上生成游离地，因为它们会像一个小天线那样拾取或注入噪音。在大多数情况下，假如你不能把它们连到主地，那么你最好把它们去掉。本文小结 在拿到一张工程更改单(ECO)时，要冷静，不要轻易消除你全部辛辛劳苦才完成工作。一张ECO很轻易使你工作陷入混乱，不管需要做修改是多么微小。当你必需在某个时间段里完成一份工作时，你很轻易就会忘记部分关键东西，更不用说要作出更改了。 不管是不是“黑色艺术”，遵守部分基础RF设计规则和留心部分优异设计实例将可帮助你完成RF设计工作。成功RF设计必需仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节才有可能实现，这意味着必需在设计开始阶段就要进行根本、仔细计划，并对每个设计步骤工作进展进行全方面连续地评定。原创文章：