PCB设计

由于体积和尺寸都很小，对日益增长的可穿戴物联网市场来说几乎没有现成的印刷电路板标准。在这些标准面世之前，我们不得不依靠在板级开发中所学的知识和制造经验，并思考如何将它们应用于独特的新兴挑战。有三个领域需要我们特别加以关注，它们是：电路板表面材料，射频/微波设计和射频传输线。

PCB材料
PCB一般由叠层组成，这些叠层可能用纤维增强型环氧树脂(FR4)、聚酰亚胺或罗杰斯(Rogers)材料或其它层压材料制造。不同层之间的绝缘材料被称为半固化片。

可穿戴设备要求很高的可靠性，因此当PCB设计师面临着使用FR4(具有最高性价比的PCB制造材料)或更先进更昂贵材料的选择时，这将成为一个问题。

如果可穿戴PCB应用要求高速、高频材料，FR4可能不是最佳选择。FR4的介电常数(Dk)是4.5，更先进的Rogers 4003系列材料的介电常数是3.55，而兄弟系列Rogers 4350的介电常数是3.66。

<p>关于PCB线宽和电流的经验公式，关系表和软件网上都很多，本文把网上的整理了一下，旨在给广大工程师在设计PCB板的时候提供方便。<br />
以下总结了八种电流与线宽的关系公式，表和计算公式，虽然各不相同（大体相近），但大家可以在实际的PCB板设计中，综合考虑PCB板的大小，通过电流，选择一个合适的线宽。</p>
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<p><strong>一、PCB电流与线宽</strong><br />
PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式，经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手，不可谓遇上一道难题。</p>
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PCB的载流能力取决与以下因素：线宽、线厚（铜箔厚度）、容许温升。大家都知道，PCB走线越宽，载流能力越大。假设在同等条件下，10MIL的走线能承受1A，那么50MIL的走线能承受多大电流，是5A吗？答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据：<br />
供的数据：<br />

　电源系统设计工程师总想在更小电路板面积上实现更高的功率密度，对需要支持来自耗电量越来越高的FPGA、ASIC和微处理器等大电流负载的数据中心服务器和LTE基站来说尤其如此。为达到更高的输出电流，多相系统的使用越来越多。为在更小电路板面积上达到更高的电流水平，系统设计工程师开始弃用分立电源解决方案而选择电源模块。这是因为电源模块为降低电源设计复杂性和解决与DC/DC转换器有关的印刷电路板(PCB)布局问题提供了一种受欢迎的选择。

乍一看，PCB不论内在质量如何，表面上都差不多。正是透过表面，我们才看到差异，而这些差异对PCB在整个寿命中的耐用性和功能至为关键。

　　无论是在制造组装流程还是在实际使用中，PCB都要具有可靠的性能，这一点至关重要。除相关成本外，组装过程中的缺陷可能会由PCB带进最终产品，在实际使用过程中可能会发生故障，导致索赔。因此，从这一点来看，可以毫不为过地说，一块优质PCB的成本是可以忽略不计的。在所有细分市场，特别是生产关键应用领域的产品的市场里，此类故障的后果不堪设想。

　　对比PCB价格时，应牢记这些方面。虽然可靠、有保证和长寿命产品的初期费用较高，但从长期来看还是物有所值的。下面一起来看看高可靠性的线路板的14个最重要的特征：

　　<strong> 1、25微米的孔壁铜厚</strong>

　　好处：

　　增强可靠性，包括改进z轴的耐膨胀能力。

　　不这样做的风险：

　　吹孔或除气、组装过程中的电性连通性问题（内层分离、孔壁断裂），或在实际使用时在负荷条件下有可能发生故障。IPCClass2（大多数工厂所采用的标准）规定的镀铜要少20%。

电子设备的电子信号和处理器的频率不断提升，电子系统已是一个包含多种元器件和许多分系统的复杂设备。高密和高速会令系统的辐射加重，而低压和高灵敏度 会使系统的抗扰度降低。

因此，电磁干扰(EMI)实在是威胁着电子设备的安全性、可靠性和稳定性。我们在设计电子产品时，PCB板的设计对解决EMI问题至关重要。

本文主要讲解PCB设计时要注意的地方，从而减低PCB板中的电磁干扰问题。

<strong> 电磁干扰(EMI)的定义</strong>

电磁干扰(EMI，Electro Magnetic Interference)，可分为辐射和传导干扰。辐射干扰就是干扰源以空间作为媒体把其信号干扰到另一电网络。而传导干扰就是以导电介质作为媒体把一 个电网络上的信号干扰到另一电网络。在高速系统设计中，集成电路引脚、高频信号线和各类接插头都是PCB板设计中常见的辐射干扰源，它们散发的电磁波就是 电磁干扰(EMI)，自身和其他系统都会因此影响正常工作。

<strong>针对电磁干扰(EMI)的PCB板设计技巧</strong>

电容器在电子电路中有重要而广泛的用途。与传统的PCB设计相比，高速高密度PCB设计面临很多新挑战，对所使用的电容器提出很多新要求。此外，电容器技术和高速高密度PCB设计技术又都在不断发展。因而在调整高密度PCB设计中，电容器的选择是一个非常值得大家研究的问题。结合高速高密度PCB的基本特点，分析了电容器在高频应用时主要寄生参数及其影响，指出了需要纠正或放弃的一些传统认识或做法，总结了适用于高速度高密度PCB的电容器的基本特点，介绍了适用于高速高密度PCB的电容器的若干新进展。

电容器是电子电路中的基本元件之一，有重要而广泛的用途。按应用分类，大多数电容器常分为四种类型：交流耦合，包括旁路（通交流隔直流）；去耦（滤除交流信号或滤除叠加在直流信号上的高频信号或滤除电源、基准电源和信号电路中的低频成分）；有源或无源RC滤波或选频网络；模拟积分器或采样保持电路（捕获和存储电荷）。

电容器的各类很多，分类方法也较多，根据制造材料和工艺的不同，常用的有以下几类：NPO陶瓷电容器、聚苯乙烯陶瓷电容器、聚丙稀电容器、聚四氟乙稀电容器、MOS电容器、聚碳酸酯电容器、聚酯电容器、单片陶瓷电容器、云母电容器、铝电解电容器、钽电解电容器等。这些电容器各有其特点，以满足不同的应用需要。