詳細(xì)解釋設(shè)計(jì) PCB 時(shí)的最佳實(shí)踐和注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，我們通常依賴于我們通常在互聯(lián)網(wǎng)上找到的經(jīng)驗(yàn)和技巧。 每個(gè) PCB 設(shè)計(jì)都可以針對特定應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。 一般來說，它的設(shè)計(jì)規(guī)則只適用于目標(biāo)應(yīng)用。 例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器PCB規(guī)則不適用于RF PCB，反之亦然。 然而，一些指南可以被認(rèn)為是適用于任何 PCB 設(shè)計(jì)的通用指南。 在本教程中，我們將介紹一些可以顯著改進(jìn) PCB 設(shè)計(jì)的基本問題和技術(shù)。

電源和信號分配

配電是任何電氣設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素。 您的所有組件都依賴電源來執(zhí)行其功能。 根據(jù)您的設(shè)計(jì)，某些組件可能具有最佳電源連接，而同一板上的某些組件可能具有最差電源連接。 例如，如果所有組件都由一根電線供電，則每個(gè)組件將觀察到不同的阻抗，從而導(dǎo)致多個(gè)接地參考。 例如，如果您有兩個(gè) ADC 電路，一個(gè)在開頭，另一個(gè)在結(jié)尾，并且兩個(gè) ADC 都讀取外部電壓，則每個(gè)模擬電路將讀取相對于自身的不同電位。

我們可以將功率分布概括為三種可能的方式：單點(diǎn)源、星源和多點(diǎn)源。

(a) 單點(diǎn)供電：各元器件的電源和地線相互分開。 所有組件的電源接線應(yīng)僅匯聚在一個(gè)參考點(diǎn)。 單點(diǎn)被認(rèn)為是最適合供電的。 但是，這對于復(fù)雜或大/中型項(xiàng)目是不可行的。

(b) 星源：星源可視為單點(diǎn)源的改進(jìn)。 由于它的關(guān)鍵特性，它是不同的：組件之間的布線長度是相同的。 星型連接通常用于各種時(shí)鐘的復(fù)雜高速信號板。 在高速信號PCB中，信號通常來自邊緣，然后到達(dá)中心。 所有信號都可以從中心傳輸?shù)?a href="/tag/dianluban.html" target="_blank">電路板的任何區(qū)域，區(qū)域之間的延遲極小。

(c) 多點(diǎn)源：無論如何，它被認(rèn)為是最差的。 但是，它最容易用于任何電路。 多點(diǎn)源可能會導(dǎo)致組件之間和公共阻抗耦合中的參考差異。 這種設(shè)計(jì)風(fēng)格還允許高開關(guān) IC、時(shí)鐘和 RF 電路在共享連接的附近電路中引入噪聲。

當(dāng)然，在我們的日常生活中，我們不會總是只有一種分布類型。 我們可以實(shí)現(xiàn)的最佳折衷方案是將單點(diǎn)源與多點(diǎn)源混合。 基本上，模擬敏感設(shè)備和高速/射頻系統(tǒng)應(yīng)放置在一個(gè)點(diǎn)上，而所有其他不太敏感的外圍設(shè)備應(yīng)放置在多個(gè)點(diǎn)上。

動力飛機(jī)

你有沒有想過是否應(yīng)該使用電源平面？ 好吧，答案應(yīng)該是響亮的。 電源板是傳輸功率和降低任何電路噪聲的最佳方式之一。 電源層縮短了接地路徑，降低了電感，提高了電磁兼容（EMC）性能。 這也應(yīng)該歸功于在兩側(cè)的電源平面上還產(chǎn)生了一個(gè)平行板去耦電容，從而阻止了噪聲傳播。

電源板還有一個(gè)明顯的優(yōu)勢：由于面積大，允許更多的電流通過，從而增加了PCB的工作溫度范圍。 但請注意，電源層可以提高工作溫度，但布線也必須考慮。 跟蹤規(guī)則在 IPC-2221 和 IPC-9592 中給出

對于帶有射頻源的PCB（或任何高速信號應(yīng)用），必須有完整的地平面，以提高電路板的性能。 信號必須在不同的平面上，使用兩層板同時(shí)滿足兩個(gè)要求幾乎是不可能的。 如果您想設(shè)計(jì)天線或任何低復(fù)雜度的射頻板，您可以使用兩層。

在混合信號設(shè)計(jì)中，制造商通常建議將模擬與數(shù)字分開。 敏感的模擬電路很容易受到高速開關(guān)和信號的影響。 如果模擬和數(shù)字接地不同，則接地層將分開。 然而，差異有其自身的挑戰(zhàn)需要克服。 應(yīng)注意主要由地平面不連續(xù)引起的分地串?dāng)_和環(huán)路面積。

電磁兼容性和電磁干擾 (EMI)

對于高頻設(shè)計(jì)（如 RF 系統(tǒng)），EMI 可能是一個(gè)主要缺點(diǎn)。 前面討論的接地層有助于降低 EMI，但根據(jù)您的 PCB，接地層可能會導(dǎo)致其他問題。 在具有四層或更多層的層壓板中，飛機(jī)的距離至關(guān)重要。 當(dāng)面內(nèi)電容較小時(shí)，電場會在板上擴(kuò)展。 同時(shí)，兩個(gè)平面之間的阻抗降低，允許返回電流流向信號平面。 這將為穿過平面的任何高頻信號產(chǎn)生 EMI。

避免 EMI 的一個(gè)簡單解決方案是防止高速信號跨越多個(gè)層。 加去耦電容； 并在信號線周圍放置接地過孔。 下圖顯示了具有高頻信號的良好 PCB 設(shè)計(jì)。

過濾噪聲

旁路電容器和鐵氧體磁珠用于過濾任何組件產(chǎn)生的噪聲。 基本上，如果用于任何高速應(yīng)用，任何 I/O 引腳都可能成為噪聲源。 為了更好地利用這些內(nèi)容，我們需要注意以下幾點(diǎn)：

始終將鐵氧體磁珠和旁路電容器放置在盡可能靠近噪聲源的位置。 當(dāng)我們使用自動布局和自動布線時(shí)，他們通常不知道電路中每個(gè)元件的功能，因此您應(yīng)該考慮檢查的距離。 避免過濾器和組件之間的過孔和任何其他布線。 如果您有地平面，請使用多個(gè)通孔將其正確接地。 PCB加工廠分享：詳細(xì)講解PCB設(shè)計(jì)中的最佳實(shí)踐和注意事項(xiàng)，可以針對具體應(yīng)用優(yōu)化每一個(gè)PCB設(shè)計(jì)。