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1 电源、地线的处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。
对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因, 现只对降低式抑制噪音作以表述:
众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm
对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)
用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
2 数字电路与模拟电路的共地处理
现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。
数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
3 信号线布在电(地)层上
在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。
4 大面积导体中连接腿的处理
在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。
5 布线中网络系统的作用
在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。
标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6 设计规则检查(DRC)
布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面:
线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。
电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。
后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。
对一些不理想的线形进行修改。
在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。
多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。
PCB布线设计(一)
双面板布线技巧
在当今激烈竞争的电池供电市场中,由于成本指标限制,设计人员常常使用双面板。尽管多层板(4层、6层及8层)方案在尺寸、噪声和性能方面具有明显优势,成本压力却促使工程师们重新考虑其布线策略,采用双面板。在本文中,我们将讨论自动布线功能的正确使用和错误使用,有无地平面时电流回路的设计策略,以及对双面板元件布局的建议。
自动布线的优缺点以及模拟电路布线的注意事项
设计PCB时,往往很想使用自动布线。通常,纯数字的电路板(尤其信号电平比较低,电路密度比较小时)采用自动布线是没有问题的。但是,在设计模拟、混合信号或高速电路板时,如果采用布线软件的自动布线工具,可能会出现一些问题,甚至很可能带来严重的电路性能问题。
有无地平面时的电流回路设计
对于电流回路,需要注意如下基本事项:
1. 如果使用走线,应将其尽量加粗。
PCB上的接地连接如要考虑走线时,设计应将走线尽量加粗。这是一个好的经验法则,但要知道,接地线的最小宽度是从此点到末端的有效宽度,此处“末端”指距离电源连接端最远的点。
2. 应避免地环路。
3. 如果不能采用地平面,应采用星形连接策略。通过这种方法,地电流独立返回电源连接端。
4. 数字电流不应流经模拟器件。
数字器件开关时,回路中的数字电流相当大,但只是瞬时的,这种现象是由地线的有效感抗和阻抗引起的。对于地平面或接地走线的感抗部分,计算公式为V = Ldi/dt,其中V是产生的电压,L是地平面或接地走线的感抗,di是数字器件的电流变化,dt是持续时间。对地线阻抗部分的影响,其计算公式为V= RI, 其中,V是产生的电压,R是地平面或接地走线的阻抗,I是由数字器件引起的电流变化。经过模拟器件的地平面或接地走线上的这些电压变化,将改变信号链中信号和地之间的关系(即信号的对地电压)。
5. 高速电流不应流经低速器件。
与上述类似,高速电路的地返回信号也会造成地平面的电压发生变化。此干扰的计算公式和上述相同,对于地平面或接地走线的感抗,V = Ldi/dt ;对于地平面或接地走线的阻抗,V = RI 。与数字电流一样,高速电路的地平面或接地走线经过模拟器件时,地线上的电压变化会改变信号链中信号和地之间的关系。
6. 不管使用何种技术,接地回路必须设计为最小阻抗和容抗。
7. 如使用地平面,分隔开地平面可能改善或降低电路性能,因此要谨慎使用。
PCB布线设计(二)
工程领域中的数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增加,这反映了行业的发展趋势。尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展,但仍然存在,而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处,但要获得更好的结果时,由于其布线策略不同,简单电路布线设计就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。
模拟和数字布线策略的相似之处
旁路或去耦电容
在布线时,模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容,都需要靠近其电源引脚连接一个电容,此电容值通常为0.1mF。系统供电电源侧需要另一类电容,通常此电容值大约为10mF。
电容取值范围为推荐值的1/10至10倍之间。但引脚须较短,且要尽量靠近器件(对于0.1mF电容)或供电电源(对于10mF电容)。
在电路板上加旁路或去耦电容,以及这些电容在板上的位置,对于数字和模拟设计来说都属于常识。但有趣的是,其原因却有所不同。在模拟布线设计中,旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号,如果不加旁路电容,这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。一般来说,这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。如果在模拟电路中不使用旁路电容的话,就可能在信号路径上引入噪声,更严重的情况甚至会引起振动。
对于控制器和处理器这样的数字器件,同样需要去耦电容,但原因不同。这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库。在数字电路中,执行门状态的切换通常需要很大的电流。由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板,有额外的“备用”电荷是有利的。如果执行开关动作时没有足够的电荷,会造成电源电压发生很大变化。电压变化太大,会导致数字信号电平进入不确定状态,并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化,电路板走线存在寄生电感,可采用如下公式计算电压的变化:
V = LdI/dt
其中,V = 电压的变化;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流变化;dt =电流变化的时间。
因此,基于多种原因,在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。
电源线和地线要布在一起
电源线和地线的位置良好配合,可以降低电磁干扰的可能性。如果电源线和地线配合不当,会设计出系统环路,并很可能会产生噪声。
模拟和数字领域布线策略的不同之处
地平面是个难题
电路板布线的基本知识既适用于模拟电路,也适用于数字电路。一个基本的经验准则是使用不间断的地平面,这一常识降低了数字电路中的dI/dt(电流随时间的变化)效应,这一效应会改变地的电势并会使噪声进入模拟电路。数字和模拟电路的布线技巧基本相同,但有一点除外。对于模拟电路,还有另外一点需要注意,就是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模拟电路。这一点可以通过如下做法来实现:将模拟地平面单独连接到系统地连接端,或者将模拟电路放置在电路板的最远端,也就是线路的末端。这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小。对于数字电路就不需要这样做,数字电路可容忍地平面上的大量噪声,而不会出现问题。
元件的位置
如上所述,在每个PCB设计中,电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分隔开。一般来说,数字电路“富含”噪声,而且对噪声不敏感(因为数字电路有较大的电压噪声容限);相反,模拟电路的电压噪声容限就小得多。两者之中,模拟电路对开关噪声最为敏感。在混合信号系统的布线中,这两种电路要分隔开。
PCB设计产生的寄生元件
PCB设计中很容易形成可能产生问题的两种基本寄生元件:寄生电容和寄生电感。设计电路板时,放置两条彼此靠近的走线就会产生寄生电容。可以这样做:在不同的两层,将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层,将一条走线放置在另一条走线的旁边。在这两种走线配置中,一条走线上电压随时间的变化(dV/dt)可能在另一条走线上产生电流。如果另一条走线是高阻抗的,电场产生的电流将转化为电压。
快速电压瞬变最常发生在模拟信号设计的数字侧。如果发生快速电压瞬变的走线靠近高阻抗模拟走线,这种误差将严重影响模拟电路的精度。在这种环境中,模拟电路有两个不利的方面:其噪声容限比数字电路低得多;高阻抗走线比较常见。
采用下述两种技术之一可以减少这种现象。最常用的技术是根据电容的方程,改变走线之间的尺寸。要改变的最有效尺寸是两条走线之间的距离。应该注意,变量d在电容方程的分母中,d增加,容抗会降低。可改变的另一个变量是两条走线的长度。在这种情况下,长度L降低,两条走线之间的容抗也会降低。
另一种技术是在这两条走线之间布地线。地线是低阻抗的,而且添加这样的另外一条走线将削弱产生干扰的电场。
电路板中寄生电感产生的原理与寄生电容形成的原理类似。也是布两条走线,在不同的两层,将一条走线放置在另一条走线的上方;或者在同一层,将一条走线放置在另一条的旁边。在这两种走线配置中,一条走线上电流随时间的变化(dI/dt),由于这条走线的感抗,会在同一条走线上产生电压;并由于互感的存在,会在另一条走线上产生成比例的电流。如果在第一条走线上的电压变化足够大,干扰可能会降低数字电路的电压容限而产生误差。并不只是在数字电路中才会发生这种现象,但这种现象在数字电路中比较常见,因为数字电路中存在较大的瞬时开关电流。
为消除电磁干扰源的潜在噪声,最好将“安静”的模拟线路和噪声I/O端口分开。要设法实现低阻抗的电源和地网络,应尽量减小数字电路导线的感抗,尽量降低模拟电路的电容耦合。
结语
数字和模拟范围确定后,谨慎地布线对获得成功的PCB至关重要。布线策略通常作为经验准则向大家介绍,因为很难在实验室环境中测试出产品的最终成功与否。因此,尽管数字和模拟电路的布线策略存在相似之处,还是要认识到并认真对待其布线策略的差别。
PCB布线设计(三)
寄生元件危害最大的情况
印刷电路板布线产生的主要寄生元件包括:寄生电阻、寄生电容和寄生电感。例如:PCB的寄生电阻由元件之间的走线形成;电路板上的走线、焊盘和平行走线会产生寄生电容;寄生电感的产生途径包括环路电感、互感和过孔。当将电路原理图转化为实际的PCB时,所有这些寄生元件都可能对电路的有效性产生干扰。本文将对最棘手的电路板寄生元件类型 — 寄生电容进行量化,并提供一个可清楚看到寄生电容对电路性能影响的示例。
寄生电容的危害
大多数寄生电容都是靠近放置两条平行走线引起的。在混合信号电路中,如果敏感的高阻抗模拟走线与数字走线距离较近,这种电容会产生问题。
结语
数字和模拟范围确定后,谨慎布线对获得成功的PCB是至关重要的。尤其是有源数字走线靠近高阻抗模拟走线时,会引起严重的耦合噪声,这只能通过增加走线之间的距离来避免。
PCB布线设计(四)
AD转换器的精度和分辨率增加时使用的布线技巧
最初,模数(A/D)转换器起源于模拟范例,其中物理硅的大部分是模拟。随着新的设计拓扑学发展,此范例演变为,在低速A/D转换器中数字占主要部分。尽管A/D转换器片内由模拟占主导转变为由数字占主导,PCB的布线准则却没有改变。当布线设计人员设计混合信号电路时,为实现有效布线,仍需要关键的布线知识。本文将以逐次逼近型A/D转换器和∑-△型A/D转换器为例,探讨A/D转换器所需的PCB布线策略。
逐次逼近型A/D转换器的布线
逐次逼近型A/D转换器有8位、10位、12位、16位以及18位分辨率。最初,这些转换器的工艺和结构是带R-2R梯形电阻网络的双极型。但是最近,采用电容电荷分布拓扑将这些器件移植到了CMOS工艺。显然,这种移植并没有改变这些转换器的系统布线策略。除较高分辨率的器件外,基本的布线方法是一致的。对于这些器件,需要特别注意防止来自转换器串行或并行输出接口的数字反馈。
从电路和片内专用于不同领域的资源来看,模拟在逐次逼近型A/D转换器中占主导地位。
这些类型的转换器可以有多个地和电源连接引脚。引脚名经常会引起误解,因为可用引脚标号区分模拟和数字连接。这些标号并非意在描述到PCB的系统连接,而是确定数字和模拟电流如何流出芯片。知道了此信息,并了解了片内消耗的主要资源是模拟的,就会明白在相同平面(如模拟平面)上连接电源和地引脚的意义。
逐次逼近型A/D转换器,无论其分辨率是多少位,通常至少有两个地连接端:AGND和DGND。此处以Microchip的A/D转换器 MCP4008和MCP3001为例。
对于这些器件,通常从芯片引出两个地引脚:AGND和DGND。电源有一个引出引脚。当使用这些芯片实现PCB布线时,AGND和DGND应该连接到模拟地平面。模拟和数字电源引脚也应该连接到模拟电源平面或至少连接到模拟电源轨,并且要尽可能靠近每个电源引脚连接适当的旁路电容。象MCP3201这样的器件,只有一个接地引脚和一个正电源引脚,其唯一的原因是由于封装引脚数的限制。然而,隔离开地可增大转换器具有良好和可重复精度的可能性。
对于所有这些转换器,电源策略应该是将所有的地、正电源和负电源引脚连接到模拟平面。而且,与输入信号有关的‘COM’引脚或‘IN’引脚应该尽量靠近信号地连接。
对于更高分辨率的逐次逼近型A/D转换器(16位和18位转换器),在将数字噪声与“安静”的模拟转换器和电源平面隔离开时,需要另外稍加注意。当这些器件与单片机接口时,应该使用外部的数字缓冲器,以获得无噪声运行。尽管这些类型的逐次逼近型A/D转换器通常在数字输出侧有内部双缓冲器,还是要使用外部缓冲器,以进一步将转换器中的模拟电路与数字总线噪声隔离开。
对于高分辨率的逐次逼近型A/D转换器,转换器的电源和地应该连接到模拟平面。然后,A/D转换器的数字输出应使用外部的三态输出缓冲器缓冲。这些缓冲器除了具有高驱动能力外,还具有隔离模拟和数字侧的作用。
高精度∑-△型A/D转换器的布线策略
高精度∑-△型A/D转换器硅面积的主要部分是数字。早期生产这种转换器的时候,范例中的这种转变促使用户使用PCB平面将数字噪声和模拟噪声隔离开。与逐次逼近型A/D转换器一样,这些类型A/D转换器可能有多个模拟地、数字地和电源引脚。数字或模拟设计工程师一般都倾向于将这些引脚分开,分别连接到不同的平面。但是,这种倾向是错误的,尤其是当您试图解决16位到24位精度器件的严重噪声问题时。
对于有10Hz数据速率的高分辨率∑-△型A/D转换器,加在转换器上的时钟(内部或外部时钟)可能为10MHz或20MHz。此高频率时钟用于开关调制器和运行过采样引擎。对于这些电路,与逐次逼近型A/D转换器一样,AGND和DGND引脚也是在同一地平面上连接在一起。而且,模拟和数字电源引脚也最好在同一平面上连接在一起。对模拟和数字电源平面的要求与高分辨率逐次逼近型A/D转换器相同。
必须要有地平面,这意味着至少需要双面板。在此双面板上,地平面至少要覆盖整个板面积的75%。地平面层的用途是为了降低接地阻抗和感抗,并提供对电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)的屏蔽作用。如果在电路板的地平面侧需要有内部连接走线,那么走线要尽可能短并与地电流回路垂直。
结论
对于低精度的A/D转换器,如六位、八位或甚至可能十位的A/D转换器,模拟和数字引脚不分开是可以的。但当您选择的转换器精度和分辨率增加时,布线要求也更严格了。高分辨率逐次逼近型A/D转换器和∑-△型A/D转换器,都需要直接连接到低噪声模拟地和电源平面。
PCB布线设计(五)
对于12位传感系统的布线,应用的电路是一负载单元电路,该电路可精确测量传感器上施加的重量,然后将结果显示在LCD显示屏上。系统电路原理图如图1所示。采用的负载单元是Omega公司的LCL-816G。LCL-816G传感器模型是由四个电阻元件组成的桥,需电压激励。将5V激励电压加在传感器高端,施加900g最大激励时,满刻度输出摆幅为±10mV差分信号。该小差分信号被双运放仪表放大器放大。根据电路精度要求,选择一个12位A/D转换器。当转换器将输入端的电压进行数字化后,数字码经转换器SPI端口发送到单片机。然后,单片机用查找表将来自A/D转换器的数字信号转换为重量。此时如需要的话,线性化和标定工作可由控制器代码实现。完成这一步后,结果送到LCD显示器。最后一步是为控制器写固件。电路设计好之后,即可设计印刷电路板和布线了。
查看这个完整的电路原理图时,若使用自动布线工具,经常要返回来对布线做很大的修改。如果自动布线工具可以实现布线限制,可能还有成功的可能性。如果自动布线工具没有限制选项的话,最好不要使用自动布线工具。
布线的一般准则
器件布局
既然是采用手工布线,那么第一个步骤是在板上放置器件。将噪声敏感器件和产生噪声器件分开放置。完成这个任务有两个准则:
1. 将电路中器件分成两大类:高速(>40MHz)器件和低速器件。如果可能的话,将高速器件尽量靠近板的接插件和电源放置。
2. 将上述大类再分成三个子类:纯数字、纯模拟和混合信号。将数字器件尽量靠近板的接插件和电源放置。
地和电源策略
确定了器件的大体位置后,就可以定义地平面和电源平面了。实现这些平面是需要一些策略技巧的。
在PCB中不使用地平面是很危险的,尤其是在模拟和混合信号设计中。其一,因为模拟信号是以地为基准的,地噪声问题比电源噪声问题更难应对。例如,在图1所示电路中,A/D转换器(MCP3201)的反相输入引脚是接地的;二,地平面还对噪声有屏蔽作用。采用地平面可以很容易解决这些问题,但是,如果没有地平面,要克服这些问题几乎是不可能的。
这里,假设不需要地平面。
地平面确实对电路噪声有抑制作用。当电路中没有地平面时,噪声的宽度大约为15个码;添加了地平面后,性能提高了约1.5倍或15/11倍。请注意,测试是在电磁干扰较低的实验室中进行的。
A/D转换器输出数字码的噪声可归因于运放的噪声和缺少抗信号混叠滤波器。如果电路中有“最少”量的数字电路,可能只需要一个地平面和一个电源平面就可以了。“最少”可由电路板设计人员定义。将数字和模拟地平面连接在一起的危险在于,模拟电路会从电源引脚引入噪声,并将噪声耦合到信号路径中。在电路的一点或多点上,要将模拟电路和数字电路的地和电源连接在一起,以确保所有器件的电源、输入和输出共地,其标称值不会被破坏。
在12位系统中,电源平面并不象地平面那么重要。尽管电源平面可以解决许多问题,使电源线比电路板上其它走线宽两倍或三倍,以及有效使用旁路电容,都可以降低电源的噪声。
信号线
电路板(包括数字和模拟电路)上的信号线要尽量短。这个基本准则将降低无关信号耦合到信号路径的可能性。尤其要注意的是模拟器件的输入端,这些输入端通常比输出引脚或电源引脚具有更高的阻抗。例如,A/D转换器的参考电压输入引脚在进行转换期间是最为敏感的。
高阻抗输入端对于输入电流比较敏感。如果从高阻抗输入端引出的走线靠近有快速变化电压的走线(如数字或时钟信号线),就会发生这种情况,此时电荷通过寄生电容耦合到高阻抗走线中。
旁路电容和抗信号混叠滤波器的使用
有关旁路电容的一个原则是:在电路中始终包含旁路电容。如果设计电路时,没有加旁路电容,电源噪声很可能使电路的精度达不到12位。
旁路电容
可在电路板上的如下两个位置放置旁路电容:一个电容(10mF至100mF)放置在电源侧,另一个电容放置在每个有源器件(包括数字和模拟器件)旁边。加在器件上旁路电容的值取决于使用的器件。如果器件的带宽小于或等于1MHz,那么采用1mF的电容可以显著降低引入的噪声。如果器件的带宽大于10MHz,0.1mF的电容可能比较合适。如果带宽在这两个频率之间,可同时使用这两种容值的电容,或使用其一。
电路板上的每个有源器件都需要一个旁路电容。旁路电容必须尽可能靠近器件的电源引脚放置。如果一个器件使用了两个旁路电容,容值小的电容要最靠近器件引脚。而且,旁路电容的引脚要尽量短。
抗信号混叠滤波器
模拟滤波可在模拟信号到达A/D转换器之前,消除叠加在模拟信号上的噪声,尤其是无关的噪声尖峰。A/D转换器将对出现在其输入端的信号进行转换,这种信号可能包括传感器电压信号或噪声,抗信号混叠滤波器消除了转换过程中的高频噪声。
PCB设计准则
只要遵循如下几个准则,良好的12位布线技巧并不难掌握:
1. 检查器件相对于接插件的位置,确保高速器件和数字器件最靠近接插件。
2. 电路中至少要有一个地平面。
3. 使电源线比板上的其它走线宽。
4. 检查电流回路,寻找地线中的可能噪声源。这可通过确定地平面上所有点的电流密度和可能存在的噪声量来实现。
5. 正确旁路所有器件,将电容尽量靠近器件的电源引脚放置。
6. 使所有走线都尽量短。
7. 查看所有的高阻抗走线,逐条走线查找可能的电容耦合问题。
8. 确保对混合信号电路中的信号正确滤波。■
Protel布线设计注意事项(参考)
1. 单面焊盘:
不要用填充块来充当表面贴装元件的焊盘,应该用单面焊盘,通常情况下单面焊盘不钻孔,所以应将孔径设
置为0。
2. 过孔与焊盘:
过孔不要用焊盘代替,反之亦然。
3. 文字要求:
字符标注等应尽量避免上焊盘,尤其是表面贴装元件的焊盘和在Bottem层上的焊盘,更不应印有字符和标注
。如果实在空间太小放不了字符而需放在焊盘上的,又无特殊声明是否保留字符,我们在做板时将切除
Bottem层上任何上焊盘的字符部分(不是整个字符切除)和切除TOP层上表贴元件焊盘上的字符部分,以保
证焊接的可靠性。大铜皮上印字符的,先喷锡后印字符,字符不作切削。板外字符一律做删除处理。
4. 阻焊绿油要求:
A. 凡是按规范设计,元件的焊接点用焊盘来表示,这些焊盘(包括过孔)均会自动不上阻焊,但是若用填
充块当表贴焊盘或用线段当金手指插头,而又不作特别处理,阻焊油将掩盖这些焊盘和金手指,容易造成误
解性错误。
B. 电路板上除焊盘外,如果需要某些区域不上阻焊油墨(即特殊阻焊),应该在相应的图层上(顶层的画
在Top Solder Mark层,底层的则画在Bottom Solder Mask 层上)用实心图形来表达不要上阻焊油墨的区域
。比如要在Top层一大铜面上露出一个矩形区域上铅锡,可以直接在Top Solder Mask层上画出这个实心的矩
形,而无须编辑一个单面焊盘来表达不上阻焊油墨。
C.对于有BGA的板,BGA焊盘旁的过孔焊盘在元件面均须盖绿油。
5. 铺铜区要求:
大面积铺铜无论是做成网格或是铺实铜,要求距离板边大于0.5mm。对网格的无铜格点尺寸要求大于15mil×
15mil,即网格参数设定窗口中Plane Settings中的
(Grid Size值)-(Track Width值)≥15mil,Track Width值≥10,如果网格无铜格点小于15mil×15mil在生产
中容易造成线路板其它部位开路,此时应铺实铜,设定:
(Grid Size值)-(Track Width值)≤-1mil。
6. 外形的表达方式:
外形加工图应该在Mech1层绘制,如板内有异形孔、方槽、方孔等也画在Mech1层上,最好在槽内写上CUT字
样及尺寸,在绘制方孔、方槽等的轮廓线时要考虑加工转折点及端点的圆弧,因为用数控铣床加工,铣刀的
直径一般为φ2.4mm,最小不小于φ1.2mm。如果不用1/4圆弧来表示转折点及端点圆角,应该在Mech1层上用
箭头加以标注,同时请标注最终外形的公差范围
7. 焊盘上开长孔的表达方式:
应该将焊盘钻孔孔径设为长孔的宽度,并在Mech1层上画出长孔的轮廓,注意两头是圆弧,考虑好安装尺寸
。
8. 金属化孔与非金属化孔的表达:
一般没有作任何说明的通层(Multilayer)焊盘孔,都将做孔金属化,如果不要做孔金属化请用箭头和文字
标注在Mech1层上。对于板内的异形孔、方槽、方孔等如果边缘有铜箔包围,请注明是否孔金属化。常规下
孔和焊盘一样大或无焊盘的且又无电气性能的孔视为非金属化孔。
9. 元件脚是正方形时如何设置孔尺寸:
一般正方形插脚的边长小于3mm时,可以用圆孔装配,孔径应设为稍大于(考虑动配合)正方形的对角线值
,千万不要大意设为边长值,否则无法装配。对较大的方形脚应在Mech1绘出方孔的轮廓线。
10. 当多块不同的板绘在一个文件中,并希望分割交货请在Mech1层为每块板画一个边框,板间留100mil的
间距。
11.钻孔孔径的设置与焊盘最小值的关系:
一般布线的前期放置元件时就应考虑元件脚径、焊盘直径、过孔孔径及过孔盘径,以免布完线再修改带来的
不便。如果将元件的焊盘成品孔直径设定为X mil,则焊盘直径应设定为≥X+18mil。
过孔设置类似焊盘:一般过孔孔径≥0.3mm,过孔盘设为≥X+16mil。
12.
线宽
线距
焊盘与线间距
焊盘与焊盘间距
字符线宽
字符高度
建议值
≥8mil
≥8mil
≥8mil
≥8mil
≥8mil
≥45mil
极限值
5mil
5mil
5mil
5mil
6mil
35mil
13.成品孔直径(X)与电地隔离盘直径(Y)关系:Y≥X+42mil,隔离带宽12mil。
以上参数的下限值为工艺极限,为了更可靠请尽量略大于此值。 |
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