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PCB差分信号设计的3个常见的误区,该如何避免?

cathy /

在高速PCB设计中,差分信号(DIFferential Signal)的应用越来越广泛,电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计。

为什么这样呢?和普通的单端信号走线相比,差分信号有抗干扰能力强、能有效抑制EMI、时序定位精确的优势。

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<strong>差分信号PCB布线要求</strong>

在电路板上,差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

PCB叠层设计的8个原则

cathy /

在设计PCB(印制电路板)时,需要考虑的一个最基本的问题就是实现电路要求的功能需要多少个布线层、接地平面和电源平面,而印制电路板的布线层、接地平面和电源平面的层数的确定与电路功能、信号完整性、EMI、EMC、制造成本等要求有关。对于大多数的设计,PCB的性能要求、目标成本、制造技术和系统的复杂程度等因素存在许多相互冲突的要求,PCB的叠层设计通常是在考虑各方面的因素后折中决定的。高速数字电路和射须电路通常采用多层板设计。

下面列出了层叠设计要注意的8个原则:

<strong>1.分层</strong>

在多层PCB中,通常包含有信号层(S)、电源(P)平面和接地(GND)平面。电源平面和接地平面通常是没有分割的实体平面,它们将为相邻信号走线的电流提供一个好的低阻抗的电流返回路径。信号层大部分位于这些电源或地参考平面层之间,构成对称带状线或非对称带状线。多层PCB的顶层和底层通常用于放置元器件和少量走线,这些信号走线要求不能太长,以减少走线产生的直接辐射。

<strong>2.确定单电源参考平面(电源平面)</strong>

PCB上布线宽度对阻抗的影响

cathy 提交于

在进行PCB布线时,经常会发生这样的情况:走线通过某一区域时,由于该区域布线空间有限,不得不使用更细的线条,通过这一区域后,线条再恢复原来的宽度。走线宽度变化会引起阻抗变化,因此发生反射,对信号产生影响。

那么什么情况下可以忽略这一影响,又在什么情况下我们必须考虑它的影响?

有三个因素和这一影响有关:

1、阻抗变化的大小;

2、信号上升时间;

3、窄线条上信号的时延。

首先讨论阻抗变化的大小,很多电路的设计要求反射噪声小于电压摆幅的5%(这和信号上的噪声预算有关),根据反射系数公式:

<center>ρ=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=△Z/(△Z+2Z1)≤5%</center>

可以计算出阻抗大致的变化率要求为:△Z/Z1≤10%你可能知道,电路板上阻抗的典型指标为+/-10%,根本原因就在这。

案例图解:射频PCB设计的几个要点

cathy /

<strong>元器件布局</strong>

在电子产品和设备中,电路板是一个不可缺少的部件,它起着电路系统的电气和机械等的连接作用。如何将电路中的元器件按照一定的要求,在PCB上排列组合起来,是PCB设计师的主要任务之一。布局设计不是简单的将元器件在PCB上排列起来,或者电路得以连通就行的。实践证明一个良好的电路设计,必须有合理的元器件布局,才能使电路系统在实体组合后达到稳定、可靠的工作。反之,如果元器件布局不合理,它将影响到电路板的工作性能,乃至不能工作。尤其是在广泛采用集成器件的今天,如果集成电路仍用接线板的方式进行安装,那么,不仅电路的体积庞大,而且无法稳定的进行工作。因此,在产品设计过程中,布局设计和电路设计前具有同样重要的地位。

下面就射频PCB设计注意事项做个简单的介绍。

<strong>一、布局注意事项</strong>

<strong><font color="#004a85">1、 结构设计要求 </font> </strong>

PCB失效分析技术的15个案例和10种解决办法,超实用!

cathy 提交于

作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽,PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分,其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。但是由于成本以及技术的原因,PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。

对于这种失效问题,我们需要用到一些常用的失效分析技术,来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证,本文总结了15个失效分析技术案例及10种解决办法,供参考借鉴。

<strong>15个案例:</strong>

<strong>一、板电后图电前擦花</strong>

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切片图

防止PCB印制板翘曲的方法

cathy /

<strong>一.为什么线路板要求十分平整</strong>

在自动化插装线上,印制板若不平整,会引起定位不准,元器件无法插装到板子的孔和表面贴装焊盘上,甚至会撞坏自动插装机。装上元器件的板子焊接后发生弯曲,元件脚很难剪平整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上,所以,装配厂碰到板翘同样是十分烦恼。目前,印制板已进入到表面安装和芯片安装的时代,装配厂对板翘的要求必定越来越严。

<strong>二.翘曲度的标准和测试方法</strong>

据美国IPC-6012(1996版)<<刚性印制板的鉴定与性能规范>>,用于表面安装印制板的允许最大翘曲和扭曲为0.75%,其它各种板子允许1.5%。这比IPC-RB-276(1992版)提高了对表面安装印制板的要求。目前,各电子装配厂许可的翘曲度,不管双面或多层,1.6mm厚度,通常是0.70~0.75%,不少SMT,BGA的板子,要求是0.5%。部分电子工厂正在鼓动把翘曲度的标准提高到0.3%, 测试翘曲度的方法遵照GB4677.5-84或IPC-TM-650.2.4.22B。把印制板放到经检定的平台上,把测试针插到翘曲度最大的地方,以测试针的直径,除以印制板曲边的长度,就可以计算出该印制板的翘曲度了。

可别看了PCB电路板上不起眼的小孔,没了它可能整个板子都报废~

cathy 提交于

<strong>过孔简介</strong>

过孔(via)是多层 PCB 的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占 PCB 制板费用的 30%~40%。简单的来说,PCB 上的每一个孔都可以称之为过孔。

从作用上看,过孔可以分成两类:

<ul>
<li>
<p>用作各层间的电气连接;</p>
</li>
<li>
<p>用作器件的固定或定位;</p>
</li>
</ul>

如果从工艺制程上来说,这些过孔一般又分为三类:

PCB关键信号如何去布线?

cathy /

在PCB布线规则中,有一条“关键信号线优先”的原则,即电源、摸拟信号、高速信号、时钟信号、差分信号和同步信号等关键信号优先布线。接下来,我们不妨就来详细了解下这些关键信号的布线要求。

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<strong>模拟信号布线要求</strong>

模拟信号的主要特点是抗干扰性差,布线时主要考虑对模拟信号的保护。

对模拟信号的处理主要体现在以下几点:

1. 为增加其抗干扰能力,走线要尽量短。
2. 部分模拟信号可以放弃阻抗控制要求,走线可以适当加粗。
3. 限定布线区域,尽量在模拟区域内完成布线,远离数字信号。

<strong>高速信号布线要求</strong>

PCB Layout必须遵循的“33条规矩”!

cathy /

<strong>PCB布线总的原则</strong>

最短路径和减少干扰

PCB布线的总的流程大致如下:

1、了解制造厂商的制造规范-线宽,线间距,过孔要求及层数要求;

2、确定层数并定义各层的功能;

3、设计布线规则-线宽,线间距,过孔大小等;

4、定义不同NET的走线宽度;

5、关键信号走线-电源,时钟,音频,差分,敏感的模拟信号等;

6、其他信号线走线;

7、铺地或铺电源(如有不同的地或电源,还要分割电源和地);

8、DRC检查;

9、对照原理图上连线高亮检查;

10、针对所有丝印进行调整和检查。

<strong>PCB层数选择注意事项</strong>

1、根据电路特点规划层数:

① 高速和低速,模拟和数字,以及所要匹配的阻抗要求;

② 器件的封装及需要散出的核心器件;

③ 抗干扰以及可靠性要求;

④为了开源节流,要在成本上做好把控。

2、根据各层的电流走向及意思,定义各层的功能

3、关闭未用的层数,来方便布局布线

最会画板的人,一定懂这些技巧!

cathy 提交于

电子技术的发展变化必然给板级设计带来许多新问题和新挑战。首先,由于高密度引脚及引脚尺寸日趋物理极限,导致低的布通率;其次,由于系统时钟频率的提高,引起的时序及信号完整性问题;第三,工程师希望能在PC平台上用更好的工具完成复杂的高性能的设计。由此,我们不难看出,PCB板设计有以下三种趋势:-高速数字电路(即高时钟频率及快速边沿速率)的设计成为主流。

——产品小型化及高性能必须面对在同一块PCB板上由于混合信号设计技术(即数字、模拟及射频混合设计)所带来的分布效应问题。

设计难度的提高,导致传统的设计流程及设计方法,以及PC上的CAD工具很难胜任当前的技术挑战。以下介绍高速设计中使用的技巧。

<strong>一、高频电路布线技巧</strong>

1)高频电路往往集成度较高,布线密度大,采用多层板既是布线所必须的,也是降低干扰的有效手段。

2)高频电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高频电路布线的引线最好采用全直线,需要转折,可用45°折线或圆弧转折,这种要求在低频电路中仅仅用于提高铜箔的固着强度,而在高频电路中,满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。

3)高频电路器件管脚的引线越短越好。

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