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    多層PCB電路板設計基礎知識

    發布時間:2022-12-20 14:21:53      點擊次數:500

    在內電層添加了12V區域后,還可以根據實際需要添加別的網絡,就是說將整個Power內電層分割為幾個不同的相互隔離的區域,每個區域連接不同的電源網絡。最后完成效果如圖11-23所示。在完成內電層的分割之后,可以在如圖11-20所示的對話框中編輯和刪除已放置的內電層網絡。單擊Edit按鈕可以彈出如圖11-15所示的內電層屬性對話框,在該對話框中可以修改邊界線寬、內電層層面和連接的網絡,但不能修改邊界的形狀。如果對邊界的走向和形狀不滿意,則只能單擊Delete按鈕,重新繪制邊界;或者選擇【Edit】/【Move】/【Split Plane Vertices】命令來修改內電層邊界線,此時可以通過移動邊界上的控點來改變邊界的形狀,如圖11-24所示。完成后在彈出的確認對話框中單擊Yes按鈕即可完成重繪。出現問題。所以在PCB設計時要盡量保證邊界不通過具有相同網絡名稱的焊盤。

    (3)在繪制內電層邊界時,如果由于客觀原因無法將同一網絡的所有焊盤都包含在內,那么也可以通過信號層走線的方式將這些焊盤連接起來。但是在多層板的實際應用中,應該盡量避免這種情況的出現因為如果采用信號層走線的方式將這些焊盤與內電層連接,就相當于將一個較大的電阻(信號層走線電阻)和較小的電阻(內電層銅膜電阻)串聯,而采用多層板的重要優勢就在于通過大面積銅膜連接
    電源和地的方式來有效減小線路阻抗,減小PCB接地電阻導致的地電位偏移,提高抗干擾性能。所以在實際設計中,應該盡量避免通過導線連接電源網絡。

    (4)將地網絡和電源網絡分布在不同的內電層層面中,以起到較好的電氣隔離和抗干擾的效果。

    (5)對于貼片式元器件,可以在引腳處放置焊盤或過孔來連接到內電層,也可以從引腳處引出一段很短的導線(引線應該盡量粗短,以減小線路阻抗),并且在導線的末端放置焊盤和過孔來連接,如圖11-27所示。

    (6)關于去耦電容的放置。前面提到在芯片的附近應該放置0.01μF的去耦電容,對于電源類的芯片,還應該放置10 F或者更大的濾波電容來濾除電路中的高頻干擾和紋波,并用盡可能短的導線連接到芯片的引腳上,再通過焊盤連接到內電層。

    (7)如果不需要分割內電層,那么在內電層的屬性對話框中直接選擇連接到網絡就可以了,不再需要內電層分割工具。

    11.5 多層板設計原則匯總
    在本章及前面幾章的介紹中,我們已經強調了一些關于PCB設計所需要遵循的原則,在這里我們將這些原則做一匯總,以供讀者在設計時參考,也可以作為設計完成后檢查時參考的依據。

    1.PCB元器件庫的要求

    (1)PCB板上所使用的元器件的封裝必須正確,包括元器件引腳的大小尺寸、引腳的間距、引腳的編號、邊框的大小和方向表示等。

    (2)極性元器件(電解電容、二極管、三極管等)正負極或引腳編號應該在PCB元器件庫中和PCB板上標出。

    (3)PCB庫中元器件的引腳編號和原理圖元器件的引腳編號應當一致,例如在前面章節中介紹了二極管PCB庫元器件中的引腳編號和原理圖庫中引腳編號不一致的問題。

    (4)需要使用散熱片的元器件在繪制元器件封裝時應當將散熱片尺寸考慮在內,可以將元器件和散熱片一并繪制成為整體封裝的形式。

    (5)元器件的引腳和焊盤的內徑要匹配,焊盤的內徑要略大于元器件的引腳尺寸,以便安裝。

    2.PCB元件布局的要求

    (1)元器件布置均勻,同一功能模塊的元器件應該盡量靠近布置。

    (2)使用同一類型電源和地網絡的元器件盡量布置在一起,有利于通過內電層完成相互之間的電氣連接。

    (3)接口元器件應該靠邊放置,并用字符串注明接口類型,接線引出的方向通常應該離開電路板。

    (4)電源變換元器件(如變壓器、DC/DC變換器、三端穩壓管等)應該留有足夠的散熱空間。

    (5)元器件的引腳或參考點應放置在格點上,有利于布線和美觀。

    (6)濾波電容可以放置在芯片的背面,靠近芯片的電源和地引腳。

    (7)元器件的第一引腳或者標識方向的標志應該在PCB上標明,不能被元器件覆蓋。

    (8)元器件的標號應該緊靠元器件邊框,大小統一,方向整齊,不與焊盤和過孔重疊,不能放置在元器件安裝后被覆蓋的區域。

    3.PCB布線要求

    (1)不同電壓等級電源應該隔離,電源走線不應交叉。

    (2)走線采用45°拐角或圓弧拐角,不允許有尖角形式的拐角。

    (3)PCB走線直接連接到焊盤的中心,與焊盤連接的導線寬度不允許超過焊盤外徑的大小。

    (4)高頻信號線的線寬不小于20mil,外部用地線環繞,與其他地線隔離。

    (5)干擾源(DC/DC變換器、晶振、變壓器等)底部不要布線,以免干擾。

    (6)盡可能加粗電源線和地線,在空間允許的情況下,電源線的寬度不小于50mil。

    (7)低電壓、低電流信號線寬9~30mil,空間允許的情況下盡可能加粗。

    (8)信號線之間的間距應該大于10mil,電源線之間間距應該大于20mil。

    (9)大電流信號線線寬應該大于40mil,間距應該大于30mil。

    (10)過孔最小尺寸優選外徑40mil,內徑28mil。在頂層和底層之間用導線連接時,優選焊盤。

    (11)不允許在內電層上布置信號線。

    (12)內電層不同區域之間的間隔寬度不小于40mil。

    (13)在繪制邊界時,盡量不要讓邊界線通過所要連接到的區域的焊盤。

    (14)在頂層和底層鋪設敷銅,建議設置線寬值大于網格寬度,完全覆蓋空余空間,且不留有死銅,同時與其他線路保持30mil(0.762mm)以上間距(可以在敷銅前設置安全間距,敷銅完畢后改回原有安全間距值)。

    (15)在布線完畢后對焊盤作淚滴處理。

    (16)金屬殼器件和模塊外部接地。

    (17)放置安裝用和焊接用焊盤。

    (18)DRC檢查無誤。

    4.PCB分層的要求

    (1)電源平面應該靠近地平面,與地平面有緊密耦合,并且安排在地平面之下。

    (2)信號層應該與內電層相鄰,不應直接與其他信號層相鄰。

    (3)將數字電路和模擬電路隔離。如果條件允許,將模擬信號線和數字信號線分層布置,并采用屏蔽措施;如果需要在同一信號層布置,則需要采用隔離帶、地線條的方式減小干擾;模擬電路和數字電路的電源和地應該相互隔離,不能混用。

    (4)高頻電路對外干擾較大,最好單獨安排,使用上下都有內電層直接相鄰的中間信號層來傳輸,以便利用內電層的銅膜減少對外干擾。



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