發(fā)布時(shí)間:2023-09-22
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在當(dāng)今的高科技時(shí)代,PCB(Printed Circuit Board,印刷電路板)作為電子設(shè)備的核心組件,其設(shè)計(jì)原則和布局方式對于電子設(shè)備的性能和穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響。本文將詳細(xì)探討PCB電路板設(shè)計(jì)的若干原則。
首先,PCB布局設(shè)計(jì)應(yīng)充分遵守沿信號流向直線放置的設(shè)計(jì)原則。在信號傳輸過程中,盡量減少來回環(huán)繞,避免信號線的直接耦合,以影響信號質(zhì)量。同時(shí),對關(guān)鍵信號線(如時(shí)鐘線、總線等)進(jìn)行特別處理,如采用直角或銳角走線,遠(yuǎn)離干擾源,減小信號回路面積等,以降低電磁干擾(EMI)和信號反射的發(fā)生。
其次,接口電路的濾波、防護(hù)以及隔離器件應(yīng)該靠近接口放置。這樣可以有效實(shí)現(xiàn)防護(hù)、濾波和隔離的效果。若接口處既有濾波又有防護(hù)電路,應(yīng)遵循先防護(hù)后濾波的原則。由于防護(hù)電路可防止外來過壓和過流損害,如果將其放置在濾波電路之后,濾波電路可能被過壓和過流所損壞。
第三,當(dāng)PCB時(shí)鐘頻率超過5MHZ或信號上升時(shí)間小于5ns時(shí),一般需要使用多層板設(shè)計(jì)。這是因?yàn)槎鄬影逶O(shè)計(jì)能更好地控制信號回路面積,從而降低信號串?dāng)_和輻射。
第四,在多層板設(shè)計(jì)中,關(guān)鍵布線層(如時(shí)鐘線、總線、接口信號線等)應(yīng)與完整地平面相鄰,且優(yōu)選兩地平面之間。關(guān)鍵信號線一般具有較強(qiáng)的輻射或敏感性,靠近地平面布線能夠減小其信號回路面積,從而降低輻射強(qiáng)度或提高抗干擾能力。
第五,多層板中,電源平面應(yīng)相對于其相鄰地平面內(nèi)縮5H-20H(H為電源和地平面的距離)。這樣可使電源平面相對于其回流地平面內(nèi)縮,有效抑制邊緣輻射問題。
第六,在分層設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量避免布線層相鄰的設(shè)置。如果無法避免,應(yīng)適當(dāng)拉大兩布線層之間的層間距,縮小布線層與其信號回路之間的層間距。相鄰布線層上的平行信號走線會導(dǎo)致信號串?dāng)_。
此外,對于晶體、晶振、繼電器、開關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件,應(yīng)遠(yuǎn)離單板接口連接器至少1000mil。這類器件會直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來向外輻射,因此必須采取措施以降低其對敏感電路的影響。
同時(shí),敏感電路或器件(如復(fù)位電路、WATCHDOG電路等)也應(yīng)遠(yuǎn)離單板各邊緣特別是單板接口側(cè)邊緣至少1000mil。這類電路極易受到外來干擾(如靜電),因此必須將其放置在較為安全的位置。
在走線設(shè)計(jì)上,應(yīng)避免直角或銳角走線。直角走線會導(dǎo)致阻抗不連續(xù),導(dǎo)致信號發(fā)射,從而產(chǎn)生振鈴或過沖,形成強(qiáng)烈的EMI輻射。此外,盡可能避免相鄰布線層的層設(shè)置,無法避免時(shí),盡量使兩布線層中的走線相互垂直或平行走線長度小于1000mil,以減小平行走線之間的串?dāng)_。
關(guān)鍵信號走線一定不能跨分割區(qū)走線(包括過孔、焊盤導(dǎo)致的參考平面間隙)。跨分割區(qū)走線會導(dǎo)致信號回路面積的增大。信號線(特別是關(guān)鍵信號線)換層時(shí),應(yīng)在其換層過孔附近設(shè)計(jì)地過孔,以減小信號回路面積。
總的來說,PCB電路板的設(shè)計(jì)原則是一個(gè)綜合性的問題,需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行考慮。只有在充分理解并遵守這些設(shè)計(jì)原則的情況下,才能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良、穩(wěn)定的電子設(shè)備。