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皇冠手机有限公司|高速印制电路板(PCB)布线实践指南

25 4月 , 2021  

本文摘要:虽然印制电路板(PCB)布线在高速电路中具备关键的起到,但它往往是电路设计过程的最后几个步骤之一。

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虽然印制电路板(PCB)布线在高速电路中具备关键的起到,但它往往是电路设计过程的最后几个步骤之一。高速PCB布线有很多方面的问题,关于这个题目有数人编写了大量的文献。本文主要从实践中的角度来探究高速电路的布线问题。

主要目的在于协助新的用户当设计高速电路PCB布线时对必须考虑到的多种不同问题引发留意。另一个目的是为早已有一段时间没有认识PCB布线的客户获取一种复习资料。由于版面受限,本文不有可能详尽地阐述所有的问题,但是我们将辩论对提升电路性能、延长设计时间、节省改动时间具备仅次于效益的关键部分。  虽然这里主要针对与高速运算放大器有关的电路,但是这里所辩论的问题和方法对用作大多数其它高速仿真电路的布线是广泛限于的。

当运算放大器工作在很高的射频(RF)频段时,电路的性能相当大程度上各不相同PCB布线。图纸上看上去很好的高性能电路设计,如果由于布线时粗心马虎受到影响,最后不能获得普通的性能。在整个布线过程中预先考虑到并留意最重要的细节不会有助保证预期的电路性能。

  原理图  尽管优良的原理图无法确保好的布线,但是好的布线开始于优良的原理图。在绘制原理图时要深思熟虑,并且必需考虑到整个电路的信号流向。

如果在原理图中从左到右具备长时间平稳的信号流,那么在PCB上也不应具备某种程度好的信号流。在原理图上尽量多得出简单的信息。因为有时候电路设计工程师不出,客户不会拒绝我们协助解决问题电路的问题,专门从事此工作的设计师、技术员和工程师都会非常感激,也还包括我们。

  除了普通的参照标识符、功耗和误差容限外,原理图中还应当得出哪些信息呢?下面得出一些建议,可以将普通的原理图变为一流的原理图。重新加入波形、有关外壳的机械信息、印制线长度、空白区;标明哪些元件必须置放PCB上面;得出调整信息、元件给定范围、风扇信息、掌控电阻印制线、注解、简要的电路动作叙述(以及其它)。

  谁都别信  如果不是你自己设计布线,一定要腾出充足的时间仔细检查布线人的设计。在这点上较小的防治抵得上一百倍的解决问题。

不要确信布线的人能解读你的点子。在布线设计过程的初期你的意见和指导是最重要的。你能获取的信息就越多,并且整个布线过程中你插手的越少,结果获得的PCB就不会越少。给布线设计工程师设置一个暂定为的已完成点按照你想的布线进展报告较慢检查。

这种开口环路方法可以避免布线误入歧途,从而将返工的可能性降到低于。  必须给布线工程师的命令还包括:电路功能的结尾叙述,标明输出和输入方位的PCB略图,PCB层叠信息(例如,板子有多薄,有多少层,各信号层和接地平面的详细信息功耗、地线、模拟信号、数字信号和RF信号);各层必须那些信号;拒绝最重要元件的摆放方位;旁路元件的清楚方位;哪些印制线很最重要;哪些线路必须掌控电阻印制线;哪些线路必须给定长度;元件的尺寸;哪些印制线必须彼此靠近(或附近);哪些线路必须彼此靠近(或附近);哪些元器件必须彼此靠近(或附近);哪些元器件要放到PCB的上面,哪些放到下面。总有一天不要责怪必须给别人的信息太多过于较少吗?是;过于多吗?不。

  一条自学经验:约10年前,我设计一块多层的表面张贴电路板板子的两面都有元件。用很多螺钉将板子相同在一个镀金的铝制外壳中(因为有很严苛的防震指标)。

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获取偏置馈通的插槽穿越板子。该插槽是通过焊线相连到PCB上的。这是一个很简单的装置。

板子上的一些元件是用作测试原作(SAT)的。但是我早已明确规定了这些元件的方位。

你能说出这些元件都加装在什么地方吗?对了,在板子的下面。当产品工程师和技术员被迫将整个装置拆下,已完成原作后再行将它们新的装配的时候,变得很不高兴。从那以后我很久没罪过这种错误了。  方位  只不过在PCB中,方位要求一切。

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将一个电路放到PCB上的什么方位,将其明确的电路元件加装在什么方位,以及其邻接的其它电路是什么,这一切都十分最重要。  一般来说,输出、输入和电源的方位是预先确定好的,但是它们之间的电路就必须充分发挥各自的创造性了。

这就是为什么留意布线细节将产生极大报酬的原因。从关键元件的方位应从,根据明确电路和整个PCB来考虑到。从一开始就规定关键元件的方位以及信号的路径有助保证设计超过预期的工作目标。

一次就获得准确的设计可以降低成本和压力也就延长了开发周期。  旁路电源  在放大器的电源末端旁路电源以便减少噪声是PCB设计过程中一个很最重要的方面还包括对高速运算放大器还是其它的高速电路。

旁路高速运算放大器有两种常用的配备方法。  电源末端短路:这种方法在大多数情况下都是最有效地的,使用多个并联电容器将运算放大器的电源插槽必要短路。一般说来两个并联电容就充足了但是减少并联电容器有可能给某些电路带给益处。

  并联有所不同的电容值的电容器有助保证电源插槽在很长的频带上不能看见很低的交流(AC)电阻。这对于在运算放大器电源诱导比(PSR)波动频率处特别是在最重要。

该电容器有助补偿放大器减少的PSR。在许多十倍频程范围内维持较低电阻的短路通路将有助保证危害的噪声无法转入运算放大器。图1示出了使用多个并联电容器的优点。

在低频段,大的电容器获取较低电阻的短路通路。但是一旦频率超过了它们自身的谐振频率,电容器的容性就不会弱化,并且渐渐呈现感性。

这就是为什么使用多个电容器是很最重要的原因:当一个电容器的频率响应开始下降时,另一个电容器的频率响应开始其起到,所以能在许多十倍频程范围内维持很低的AC电阻。    图1.电容器的电阻与频率的关系。

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  必要从运算放大器的电源插槽应从;具备大于电容值和大于物理尺寸的电容器应该与运算放大器置放PCB的同一面而且尽量附近放大器。电容器的短路末端应当用最短的插槽或印制线必要连至接地平面。上述的短路相连应当尽量附近放大器的阻抗末端以便增大电源末端和短路末端之间的阻碍。

图2示出了这种相连方法。    图2.旁路电源端和地的并联电容器。

  对于次大电容值的电容器应当反复这个过程。最差从0.01F大于电容值开始摆放,并且附近摆放一个2.2F(或大一点儿)的具备较低等效串联电阻(ESR)的电解电容器。

使用0508外壳尺寸的0.01F电容器具备很低的串联电感和优良的高频性能。  电源末端到电源末端:另外一种配备方法使用一个或多个旁路电容跨接在运算放大器的于是以电源末端和负电源末端之间。当在电路中配备四个电容器很艰难的情况下一般来说使用这种方法。

它的缺点是电容器的外壳尺寸有可能减小,因为电容器两端的电压是单电源旁路方法中电压值的两倍。减小电压就必须提升器件的额定穿透电压,也就是要减小外壳尺寸。

但是,这种方法可以改良PSR和杂讯性能。  因为每种电路和布线都是有所不同的,所以电容器的配备、数量和电容值都要根据实际电路的拒绝而以定。

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