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裸片初长成(初级)

PCB工程师需要注意的地方 [复制链接]

较多的PCB工程师,他们经常画电脑主板,对Allegro等优秀的工具非常的熟练,但是,非常可惜的是,他们居然很少知道如何进行阻抗控制,如何使用工具进行信号完整性分析.如何使用IBIS模型我觉得真正的PCB高手应该还是信号完整性专家,而不仅仅停留在连连线,过过孔的基础上对布通一块板子容易,布好一块好难。

小资料
  对于电源、地的层数以及信号层数确定后,它们之间的相对排布位置是每一个PCB工程师都不能回避的话题;

  单板 层的排布一般原则:

  元件面下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面;

  所有信号层尽可能与地平面相邻;

  尽量避免两信号层直接相邻;s

  主电源尽可能与其对应地相邻;

  兼顾层压结构对称。
  对于母板的层排布,现有母板很难控制平行长距离布线,对于板级 工作频率在50MHZ以上的(50MHZ以下的情况可参照,适当放宽),建议排布原则:
  元件面、焊接面为完整的地平面(屏蔽);

  无相邻平行布线层;

  所有信号层尽可能与地平面相邻;

  关键信号与地层相邻,不跨分割区。
  注:具体PCB的层的设置时,要对以上原则进行灵活掌握,在领会以上原则的基础上,根据实际单板的需求,如:是否需要一关键布线层、电源、地平面的分割情况等,确定层的排布,切忌生搬硬套,或抠住一点不放。
以下为单板层的排布的具体探讨:
  *四层板,优选方案1,可用方案3
方案  电源层数 地层数 信号层数 1 2 3 4
1 1 1 2 S G P S
2 1 2 2 G S S P
3 1 1 2 S P G S
 方案1 此方案四层PCB的主选层设置方案,在元件面下有一地平面,关键信号优选布TOP层;至于层厚设置,有以下建议:
  满足阻抗控制芯板(GND到POWER)不宜过厚,以降低电源、地平面的分布阻抗;保证电源平面的去藕效果;为了达到一定的屏蔽效果,有人试图把电源、地平面放在TOP、BOTTOM层,即采用方案2:
  此方案为了达到想要的屏蔽效果,至少存在以下缺陷:
  电源、地相距过远,电源平面阻抗较大
  电源、地平面由于元件焊盘等影响,极不完整
  由于参考面不完整,信号阻抗不连续
  实际上,由于大量采用表贴器件,对于器件越来越密的情况下,本方案的电源、地几乎无法作为完整的参考平面,预期的屏蔽效果很难实现;方案2使用范围有限。但在个别单板中,方案2不失为最佳层设置方案。
  以下为方案2使用案例;
  案例(特例):设计过程中,出现了以下情况:

    A、整板无电源平面,只有GND、PGND各占一个平面;

    B、整板走线简单,但作为接口滤波板,布线的辐射必须关注;

    C、该板贴片元件较少,多数为插件。

  分析:
      1、由于该板无电源平面,电源平面阻抗问题也就不存在了;

      2、由于贴片元件少(单面布局),若表层做平面层,内层走线,参考平面的完整性基本得到保证,而且第二层可铺铜保证少量顶层走线的参考平面;

      3、作为接口滤波板,PCB布线的辐射必须关注,若内层走线,表层为GND、PGND,走线得到很好的屏蔽,传输线的辐射得到控制;
  鉴于以上原因,在本板的层的排布时,决定采用方案2,即:GND、S1、S2、PGND,由于表层仍有少量短走线,而底层则为完整的地平面,我们在S1布线层铺铜,保证了表层走线的参考平面;五块接口滤波板中,出于以上同样的分析,设计人员决定采用方案2,同样不失为层的设置经典。
  列举以上特例,就是要告诉大家,要领会层的排布原则,而非机械照搬。
  方案3:此方案同方案1类似,适用于主要器件在BOTTOM布局或关键信号底层布线的情况;一般情况下,限制使用此方案;
  *六层板:优选方案3,可用方案1,备用方案2、4对于六层板,优先考虑方案3,优选布线层S2,其次S3、S1。主电源及其对应的地布在4、5层,层厚设置时,增大S2-P之间的间距,缩小P-G2之间的间距(相应缩小G1-S2层之间的间距),以减小电源平面的阻抗,减少电源对S2的影响;
  在成本要求较高的时候,可采用方案1,优选布线层S1、S2,其次S3、S4,与方案1相比,方案2保证了电源、地平面相邻,减少电源阻抗,但S1、S2、S3、S4全部裸露在外,只有S2才有较好的参考平面;

  对于局部、少量信号要求较高的场合,方案4比方案3更适合,它能提供极佳的布线层S2。
  *八层板:优选方案2、3、可用方案1
  对于单电源的情况下,方案2比方案1减少了相邻布线层,增加了主电源与对应地相邻,保证了所有信号层与地平面相邻,代价是:牺牲一布线层;对于双电源的情况,推荐采用方案3,方案3兼顾了无相邻布线层、层压结构对称、主电源与地相邻等优点,但S4应减少关键布线;方案4:无相邻布线层、层压结构对称,但电源平面阻抗较高;应适当加大3-4、5-6,缩小2-3、6-7之间层间距;
  方案5:与方案4相比,保证了电源、地平面相邻;但S2、S3相邻,S4以P2作参考平面;对于底层关键布线较少以及S2、S3之间的线

间窜扰能控制的情况下此方案可以考虑;
  *十层板:推荐方案2、3、可用方案1、4
  方案3:扩大3-4与7-8各自间距,缩小5-6间距,主电源及其对应地应置于6、7层;优选布线层S2、S3、S4,其次S1、S5;本方案适合信号布线要求相差不大的场合,兼顾了性能、成本;推荐大家使用;但需注意避免S2、S3之间平行、长距离布线;

  方案4:EMC效果极佳,但与方案3比,牺牲一布线层;在成本要求不高、EMC指标要求较高、且必须双电源层的关键单板,建议采用此种方案;优选布线层S2、S3,对于单电源层的情况,首先考虑方案2,其次考虑方案1。方案1具有明显的成本优势,但相邻布线过多,平行长线难以控制;
  *十二层板:推荐方案2、3,可用方案1、4、备用方案5

  以上方案中,方案2、4具有极好的EMC性能,方案1、3具有较佳的性价比;

  对于14层及以上层数的单板,由于其组合情况的多样性,这里不再一一列举。大家可按照以上排布原则,根据实际情况具体分析。

  以上层排布作为一般原则,仅供参考,具体设计过程中大家可根据需要的电源层数、布线层数、特殊布线要求信号的数量、比例以及电源、地的分割情况,结合以上排布原则灵活掌握

  6层板以后的各个方案在哪?
  
  6层和8层来了
  *六层板,优选方案3,可用方案1,备用方案2、4
方案 电源 地 信号 1          2          3   4 5 6
1     1 1   4 S1 G S2 S3 P S4
2     1 1   4 S1 S2 G P S3 S4
3     1 2   3 S1 G1 S2 G2 P S3
4     1 2   3 S1 G1 S2 G2 P S3
  *八层板:优选方案2、3、可用方案1
方案  电源   地  信号  1    2 3    4 5    6 7    8
1      1   2    5  S1   G1 S2   S3 P    S4 G2   S5
2      1   3    4  S1   G1 S2   G2 P    S3 G3   S4
3      2   2    4  S1   G1 S2   P1 G2   S3 P2   S4
4      2   2    4  S1   G1 S2   P1 P2   S3 G3   S4
5      2   2    4  S1   G1 P1   S2 S3   G2 P2   S4
EMC问题

  在布板的时候还应该注意EMC的抑制哦!!这很不好把握,分布电容随时存在!!
 如何接地!
  PCB设计原本就要考虑很多的因素,不同的环境需要考虑不同的因素.另外,我不是PCB工程师,经验并不丰富))
  地的分割与汇接

  接地是抑制电磁干扰、提高电子设备EMC性能的重要手段之一。正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力,又能减少产品对外的EMI发射。

  接地的含义

  电子设备的“地”通常有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“系统基准地”(信号地)。接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连接。
  把接地平面与大地连接,往往是出于以下考虑:
  A、提高设备电路系统工作的稳定性;
  B、静电泄放;
  C、为*作人员提供安全保障。
  接地的目的

  A、安全考虑,即保护接地;

  B、为信号电压提供一个稳定的零电位参考点(信号地或系统地);

  C、屏蔽接地。

  基本的接地方式

  电子设备中有三种基本的接地 方式:单点接地、多点接地、浮地。

  单点接地
  单点接地是整个系统中,只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都连接到这一点上。

  单点接地适用于频率较低的电路中(1MHZ以下)。若系统的工作频率很高,以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时,单点接地方式就有问题了。当地线的长度接近于1/4波长时,它就象一根终端短路的传输线,地线的电流、电压呈驻波分布,地线变成了辐射天线,而不能起到“地”的作用。

  为了减少接地阻抗,避免辐射,地线的长度应小于1/20波长。在电源电路的处理上,一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数字电路的PCB,由于其含有丰富的高次谐波,一般不建议采用单点接地方式。
  多点接地

  多点接地是指设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引线的长度最短。

  多点接地电路结构简单,接地线上可能出现的高频驻波现象显著减少,适用于工作频率较高的(>10MHZ)场合。但多点接地可能会导致设备内部形成许多接地环路,从而降低设备对外界电磁场的抵御能力。在多点接地的情况下,要注意地环路问题,尤其是不同的模块、设备之间组网时。地线回路导致的电磁干扰:

  理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量,当有电流通过该地线时,就要产生电压降。地线会与其他连线(信号、电源线等)构成回路,当时变电磁场耦合到该回路时,就在地回路中产生感应电动势,并由地回路耦合到负载,构成潜在的EMI威胁。
  浮地


  浮地是指设备地线系统在电气上与大地绝缘的一种接地方式。

  由于浮地自身的一些弱点,不太适合一般的大系统中,其接地方式很少采用
  关于接地方式的一般选取原则:

  对于给定的设备或系统,在所关心的最高频率(对应波长为)入上,当传输线的长度L〉入,则视为高频电路,反之,则视为低频电路。根据经验法则,对于低于1MHZ的电路,采用单点接地较好;对于高于10MHZ,则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而言,只要最长传输线的长度L小于/20 入,则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。


  对于接地的一般选取原则如下:

    (1)低频电路(<1MHZ),建议采用单点接地;

    (2)高频电路(>10MHZ),建议采用多点接地;

    (3)高低频混合电路,混合接地。
此帖出自PCB设计论坛

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裸片初长成(初级)

受教了,谢谢,顶起

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一粒金砂(高级)

Re: [分享] PCB工程师需要注意的地方

很好,可惜还不能完全看懂

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一粒金砂(中级)

Re: [分享] PCB工程师需要注意的地方

学好的东东

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五彩晶圆(初级)

好东西

说的相当不错.努力学习

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一粒金砂(高级)

好东东

一直没找到这方面的资料!

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五彩晶圆(初级)

国内就是缺乏这类实际工程的总结,楼主做得不错。

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一粒金砂(高级)

这么好的东西   一定要顶起!!!!!!!!!!

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纯净的硅(中级)

求助

楼主帮我看看这个啊 谢谢了啊元器件制作中遇到的问题
制作元件过程中元器件封装库中的文件没有显示,但是不从软件中打开却能看见其中的封装文件
附件

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