二十年PCB布线经验分享
二十年经验浓缩:PCB布线设计经验谈附原理图
二十年经验浓缩:PCB布线设计经验谈附原理图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。
例如,图1中显示了一个采用自动布线设计的双面板的顶层。
此双面板的底层如图2所示,这些布线层的电路原理图如图3a和图3b所示。
设计此混合信号电路板时,经仔细考虑,将器件手工放在板上,以便将数字和模拟器件分开放置。
采用这种布线方案时,有几个方面需要注意,但最麻烦的是接地。
如果在顶层布地线,则顶层的器件都通过走线接地。
器件还在底层接地,顶层和底层的地线通过电路板最右侧的过孔连接。
当检查这种布线策略时,首先发现的弊端是存在多个地环路。
另外,还会发现底层的地线返回路径被水平信号线隔断了。
这种接地方案的可取之处是,模拟器件(12位A/D转换器MCP3202和2.5V参考电压源MCP4125)放在电路板的最右侧,这种布局确保了这些模拟芯片下面不会有数字地信号经过。
图3a和图3b所示电路的手工布线如图4、图5所示。
在手工布线时,为确保正确实现电路,需要遵循一些通用的设计准则:尽量采用地平面作为电流回路;将模拟地平面和数字地平面分开;如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与地平面垂直;模拟电路尽量靠近电路板边缘放置,数字电路尽量靠近电源连接端放置,这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。
PCB布线经验个人总结
PCB布线经验个人总结PCB布线经验个人总结PCB布线经验个人总结作为一个电子工程师设计电路是一项必备的硬功夫,但是原理设计再完美,如果电路板设计不合理性能将大打折扣,严重时甚至不能正常工作。
我自己的经验,总结出以下一些PCB设计中应该注意的地方,希望能对您有所帮助,其实不管用什么软件,PCB设计有个大致的程序,按顺序来会省时省力,因此我将按制作流程来介绍一下。
(由于protel界面风格与windows视窗接近,操作习惯也相近,且有强大的仿真功能,使用的人比较多,将以此软件作说明。
)原理图设计是前期准备工作,经常见到初学者为了省事直接就去画PCB板了,这样将得不偿失,对简单的板子,如果熟练流程,不妨可以跳过。
但是对于初学者一定要按流程来,这样一方面可以养成良好的习惯,另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错。
在画原理图时,层次设计时要注意各个文件最后要连接为一个整体,这同样对以后的工作有重要意义。
由于,软件的差别有些软件会出现看似相连实际未连(电气性能上)的情况。
如果不用相关检测工具检测,万一出了问题,等板子做好了才发现就晚了。
因此一再强调按顺序来做的重要性,希望引起大家的注意。
原理图是根据设计的项目来的,只要电性连接正确没什么好说的。
下面我们重点讨论一下具体的制板程序中的问题。
l、制作物理边框封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台,也对自动布局起着约束作用,否则,从原理图过来的元件会不知所措的。
但这里一定要注意精确,否则以后出现安装问题麻烦可就大了。
还有就是拐角地方最好用圆弧,一方面可以避免尖角划伤工人,同时又可以减轻应力作用。
2、元件和网络的引入把元件和网络引人画好的边框中应该很简单,但是这里往往会出问题,一定要细心地按提示的错误逐个解决,不然后面要费更大的力气。
这里的问题一般来说有以下一些:元件的封装形式找不到,元件网络问题,有未使用的元件或管脚,对照提示这些问题可以很快搞定的。
PCB布线经验总结
PCB布线经验总结[导读]PCB布线,就是铺设通电信号的道路连接各个器件。
PCB布线,就是铺设通电信号的道路连接各个器件,这好比修道路,连接各个城市通汽车,道路建设要求一去一回两条线,PCB布线同样道理,需要形成一个两条线的回路,对于低频电路角度上讲,是回路,对于高速电磁场来讲,是传输线,最常见的如差分信号线。
比如USB、网线等。
差分信号线,是连接器件信号的理想模型。
对信号要求越高的,越要靠近差分信号线。
一块板子器件非常多,若都按差分线布,一是PCB的面积太大,二是要布2N条线,工作量太大,难度也很大,于是人们针对实际需求提出了多层PCB的概念,最典型的就是双面PCB板。
把底部一层作为公共的参考回路,这样布线只需要布N+1根即可,PCB版面也大大缩小。
每个layout工程师对layout都有自己的理解方式,同一块PCB,不同的layout工程师会画出不同的效果,在不影响PCB的性能的前提下,元器件的placement和layout是否美观这就是看layout工程师的能力了,可以说一位优秀的layout工程师就是一个艺术家!下图为VPX机箱板卡的TOP丝印层:可以看出从器件排布来看,一些芯片的滤波退耦电容都紧靠芯片周围,FPGA挂的几颗DDR尽量也都靠近FPGA,并且排布整齐,打开TOP层:是否就感觉很复杂很高端的样子了?归根到底,PCBlayout再好看,前提得把功能,性能跑通了,否则就是渣。
像这种系统级板卡,硬件成本上万,能把功能实现就不错了,从老手来讲,看到你的的元器件导入以后,基本就可以估计出板卡layout需要多长时间,板卡不是层数越多越牛逼,层数多的有些时候是为了照顾敏感信号才加的,有可能一层才有几根线,为什么有些时候别人布板用四层,。
PCB布线的技巧及注意事项
PCB布线的技巧及注意事项1.确定信号的类型与分类:首先需要明确信号的类型,如模拟信号、数字信号、高频信号等。
不同类型的信号在布线时需要采取不同的方式和策略。
此外,还需要将信号进行分类,根据其功能和特性确定合适的布线规则。
2.分层布线:为了降低互穿干扰和提高信号完整性,可以采用分层布线的方式。
将信号分散在不同的层次,如将地平面和电源平面分开,通过适当的间隔和规则来设计信号路径,能够有效减少信号串扰和辐射噪声。
3.地线与电源线的布线:地线是PCB布线中非常重要的一条线路,它负责回流电流和信号的引用。
在布线中,需要确保地线的连续性和低阻抗,避免开环和电流浪涌。
电源线的布线也需要注意稳定性和电流传输的需求,尽量避免电源线与信号线相互干扰。
4.信号线的长度匹配:如果需要传输同步或高速信号,信号线的长度匹配是十分重要的。
对于时序敏感的信号,如DDR总线,需要确保信号线的长度尽量相等,以避免信号的延迟差异影响其同步性能。
5.信号线的走线规则:对于高速信号,需要遵循规范的匹配走线方式,如使用直线、星形或者差分线走线等。
避免使用锯齿形的走线方式,以降低信号的串扰和辐射。
6.分区布线:如果电路较为复杂,可以将电路划分为不同的区域进行布线,以降低信号干扰和简化布线的复杂性。
每个区域可以独立进行布线并进行适当的隔离。
7.路径优化:在布线过程中,需要考虑信号的传输路径和相互之间的交叉。
尽量采用最短路径和避免交叉的方式来优化布线,以减少信号的延迟和干扰。
8.保护地线和信号线的距离:在布线中,需要保持地线和信号线的一定距离,避免信号线受到地线干扰。
一般情况下,地线和信号线的距离应大于5倍的线宽。
9.避免锯齿形走线:尽量避免使用锯齿形走线,如信号线多次转弯或穿越。
这样的走线方式容易导致信号串扰和辐射噪声。
10.引脚分配与走线规划:在进行PCB布线之前,需要进行引脚分配和走线规划。
将输入/输出端口、复位线、时钟线等关键信号的引脚安排在合适的位置,以提高布线的可行性和稳定性。
PCB板布线技巧
PCB板布线技巧1.合理规划布局:在开始布线之前,应该先对PCB板进行合理规划布局。
要根据电路的功能和信号传输的需求,将元器件和功能块合理地部署在PCB板上。
在布置元器件时,应该注意使信号路径尽可能的短,并保持良好的信号完整性。
2.地线和电源线设计:地线和电源线是电路中非常重要的信号线。
在布线时,要保证地线和电源线的宽度足够大以承受电流负载,并且要尽量减小地线和电源线的阻抗。
此外,还需要注意地线和电源线之间的间距,以避免相互干扰。
3.运用差分信号线:对于高速传输信号线,可以采用差分信号线布线。
差分信号线可以提高信号的抗干扰能力,减小信号线对周围环境的敏感度。
在布线时,应保持差分信号线的长度相等,并保持一定的间距,以避免互相干扰。
4.控制信号和高频信号的布线:对于控制信号和高频信号,布线时需要格外注意。
控制信号线应尽量和地线分开,以减小相互干扰的可能性。
对于高频信号线,应尽量避免走直线,而是采用更曲折的布线方式,以减小信号的辐射和串扰。
5.设计适当的信号地方向:在布线时,需要合理地选择信号的走向。
对于高频信号和运放信号,应尽量避免穿越整个板子。
信号线的走向应避免和其他高频信号和电源线相交,以减小相互干扰的可能性。
6.控制阻抗匹配:在布线中,要注意保持信号线的阻抗匹配。
如果信号线的阻抗不匹配,会导致信号的反射和损耗,从而影响信号的传输和质量。
通过控制信号线的宽度和间距,可以实现阻抗的匹配。
7.确保信号完整性:在布线时,需要注意信号的完整性。
可以通过增加电容和电感等元器件来实现信号的滤波和隔离,以减小干扰和噪声对信号的影响。
此外,还可以采用差分对地布线来降低信号的串扰。
8.注意电流回路:在布线时,需要特别关注电流回路的设计。
电流回路的布线需要注意回路的完整性,避免出现回路断开或者电流集中在其中一小段线路上的情况,从而引起电压降低和电流过载的问题。
以上就是PCB板布线的一些技巧。
在实际设计过程中,还需要根据具体的电路设计要求和特性进行合理的布线设计,从而实现电路性能和可靠性的最优化。
PCB图布线的经验总结
PCB图布线的经验总结1.组件布置组件布置合理是设计出优质的PCB图的基本前提。
关于组件布置的要求主要有安装、受力、受热、信号、美观六方面的要求。
1.1.安装指在具体的应用场合下,为了将电路板顺利安装进机箱、外壳、插槽,不致发生空间干涉、短路等事故,并使指定接插件处于机箱或外壳上的指定位置而提出的一系列基本要求。
这里不再赘述。
1.2.受力电路板应能承受安装和工作中所受的各种外力和震动。
为此电路板应具有合理的形状,板上的各种孔(螺钉孔、异型孔)的位置要合理安排。
一般孔与板边距离至少要大于孔的直径。
同时还要注意异型孔造成的板的最薄弱截面也应具有足够的抗弯强度。
板上直接"伸"出设备外壳的接插件尤其要合理固定,保证长期使用的可靠性。
1.3.受热对于大功率的、发热严重的器件,除保证散热条件外,还要注意放置在适当的位置。
尤其在精密的模拟系统中,要格外注意这些器件产生的温度场对脆弱的前级放大电路的不利影响。
一般功率非常大的部分应单独做成一个模块,并与信号处理电路间采取一定的热隔离措施。
1.4.信号信号的干扰PCB版图设计中所要考虑的最重要的因素。
几个最基本的方面是:弱信号电路与强信号电路分开甚至隔离;交流部分与直流部分分开;高频部分与低频部分分开;注意信号线的走向;地线的布置;适当的屏蔽、滤波等措施。
这些都是大量的论着反复强调过的,这里不再重复。
1.5.美观不仅要考虑组件放置的整齐有序,更要考虑走线的优美流畅。
由于一般外行人有时更强调前者,以此来片面评价电路设计的优劣,为了产品的形象,在性能要求不苛刻时要优先考虑前者。
但是,在高性能的场合,如果不得不采用双面板,而且电路板也封装在里面,平时看不见,就应该优先强调走线的美观。
下一小节将会具体讨论布线的"美学"。
2.布线原则下面详细介绍一些文献中不常见的抗干扰措施。
考虑到实际应用中,尤其是产品试制中,仍大量采用双面板,以下内容主要针对双面板。
PCB板布局原则布线技巧
PCB板布局原则布线技巧1.PCB板布局原则:-分区布局:将电路板分成不同的区域,将功能相似的电路组件放在同一区域内,有利于信号的传输和维护。
比如,将稳压电路、放大电路、数字电路等放在不同的区域内。
-尽量减少线路长度:线路长度越长,电阻和电感越大,会引入更多的信号损耗和噪声,影响电路的性能。
因此,尽量把线路缩短,减少线路长度。
-避免线路交叉:线路交叉会引入互相干扰的可能性,产生串扰和相互耦合。
因此,尽量避免线路的交叉,使布局更加清晰。
-电源和地线布局:电源和地线是电路中非常重要的信号传输线路,应该尽量压缩在一起,减小回路面积,从而降低电磁干扰的发生。
-高频和低频电路分离:将高频电路和低频电路分开布局,避免高频电路对低频电路的干扰。
2.PCB板布线技巧:-网格布线:将布线分成网格形式,每个网格中只允许一条线路通过,可以提高布线的整齐度和美观度。
-使用规则层:在PCB设计软件中,可以使用规则层进行布线规划,指定线路的宽度、间距等参数,保证布线的一致性和可靠性。
-使用层次布线:将线路分成不同的层次进行布线,可以减少线路的交叉,降低噪声的产生。
-注意差分信号的布线:对于差分信号线路,保持两条线路的长度和布线路径尽量相同,可以减小差分信号之间的差别,提高信号完整性。
-避免直角和锐角:直角和锐角容易引起信号反射和串扰,应尽量避免使用直角和锐角的线路走向,采用圆滑的线路路径。
总结:PCB板布局和布线是PCB设计中不可忽视的环节,合理的布局和布线可以提高电路的性能和可靠性。
通过遵循一些原则,如分区布局、减少线路长度、避免线路交叉等,并结合一些布线技巧,如网格布线、使用规则层、使用层次布线等,可以实现高质量的布局和布线。
PCB布线经验总结
PCB布线经验总结首先,布局和走线是一个相互作用的过程。
在布线之前,需要对电路进行合理布局,尽量减少信号线的长度和走线的复杂度。
同时要注意将电源线和地线布置得合理稳定,母线和高速信号线之间要有足够的间距和屏蔽。
对于大规模的复杂电路,可以使用分区布局的方式,将不同功能的电路分开布置,以降低互相干扰的可能性。
其次,要合理规划信号线的走向。
在布线前要考虑信号的传输和接收方向,将走线和信号流的方向保持一致,尽量减少信号线的弯曲和交叉。
对于高速信号,可以使用直线走线或45度斜线走线的方式,减小信号的反射和串扰。
对于时钟信号和复杂的差分信号,应采用匹配长度的方法,以确保信号的同步性和稳定性。
第三,要注意信号线的长度匹配。
在布线时,可以通过减少信号线的弯曲和拉直首尾两端的方式,尽量使信号线的长度保持一致。
对于时序性要求较高的电路,要注意保持信号线的长度匹配,以防止因信号传输延时不同而引起的问题。
可以使用差分线路来进行信号传输,以提高抗干扰能力和信号传输速度。
第四,要合理分配信号线的宽度。
信号线的宽度对信号的传输速度和功耗都有影响,要根据电流大小和信号带宽来合理确定信号线的宽度。
一般来说,可以根据电流大小和信号带宽来选择合适的导线宽度,避免因过细或过粗导线而引起的问题。
第五,要注意功耗和散热。
在布线时,要考虑功耗和散热的问题。
对于功耗较大的器件,要确保其周围有足够的散热空间和散热手段,避免器件因过热而损坏。
可以在布线中合理安排散热片和风扇等散热装置,以保证电路的正常运行。
最后,布线结束后要进行必要的测试和验证。
在通过DRC检查和生成Gerber文件之前,可以使用SI仿真工具对信号线进行仿真分析,以确保布线的质量符合设计要求。
并且在PCB制造出来后,应进行必要的测试和验证,以确保电路的工作正常。
PCB布线的技巧及注意事项
PCB布线的技巧及注意事项布线技巧:1.确定电路结构:在布线之前,需要先确定电路结构。
将电路分成模拟、数字和电源部分,然后分别布线。
这样可以减少干扰和交叉耦合。
2.分区布线:将电路分成不同的区域进行布线,每个区域都有自己的电源和地线。
这可以减少干扰和噪声,提高信号完整性。
3.高频和低频信号分离:将高频和低频信号分开布线,避免相互干扰。
可以通过设立地板隔离和电源隔离来降低电磁干扰。
4.绕规则:维持布线规则,如保持电流回路的闭合、尽量避免导线交叉、保持电线夹角90度等。
这样可以减少丢失信号和干扰。
5.简化布线:简化布线路径,尽量缩短导线长度。
短导线可以减少信号传输延迟,并提高电路稳定性。
6.差分线布线:对于高速信号和差分信号,应该采用差分线布线。
差分线布线可以减少信号的传输损耗和干扰。
7.用地平面:在PCB设计中,应该用地平面层绕过整个电路板。
地平面可以提供一个低阻抗回路,减少对地回路电流的干扰。
8.参考层对称布线:如果PCB板有多层,应该选择参考层对称布线。
参考层对称布线可以减少干扰,并提高信号完整性。
注意事项:1.信号/电源分离:要避免信号线与电源线共享同一层,以减少互相干扰。
2.减小射频干扰:布线时要特别注意射频信号传输的地方,采取屏蔽措施,如避免长线路、使用高频宽接地等。
3.避免过长接口线:如果接口线过长,则信号传输时间会增加,可能导致原始信号失真。
4.避免过短导线:过短的导线也可能引发一些问题,如噪声、串扰等。
通常导线长度至少应该为信号上升时间的三分之一5.接地技巧:为了减少地回路的电流噪声,应该尽量缩短接地回路路径,并通过增加地线来提高接地效果。
6.隔离高压部分:对于高压电路,应该采取隔离措施,避免对其他电路产生干扰和损坏。
7.注重信号完整性:对于高速和差分信号,应该特别注重信号完整性。
可以采用阻抗匹配和差分线布线等技术来提高信号传输的稳定性。
总结起来,PCB布线需要遵循一些基本原则,如简化布线、分区布线、差分线布线等,同时需要注意电源和信号的分离、射频干扰的减小等问题。
PCB布线技巧分享
PCB布线技巧分享
PCB布线是电子设计中非常重要的一环,良好的布线设计可以提高电路性能和稳定性。
下面将分享一些PCB布线的技巧,帮助大家在设计电路板时更加高效和有效地进行布线。
首先,一个良好的PCB布线设计应该遵循一些基本原则。
首先是尽量缩短信号路径,减少信号传输的时间和损耗。
其次是避免信号干扰,尽量减少信号线之间的交叉和交错,尤其是数模混合信号电路。
此外,要保持信号线的阻抗匹配,尽量避免信号线的阻抗不匹配导致信号失真。
最后,还要注意电源线和地线的布线,保持良好的电源和地连接,以减少电磁干扰。
在进行PCB布线时,还有一些实用的技巧可以帮助设计者快速有效地完成布线。
首先是使用层叠布线技术,将信号线和电源线分布在不同的板层上,避免干扰和串扰。
其次是采用直连式布线,尽量减少线路的弯曲和长度,以减小信号传输的延迟和损耗。
此外,还可以使用差分信号线,提高信号的抗干扰能力,尤其适用于高速传输的信号线。
另外,在PCB布线设计中,还可以考虑一些特殊的布线技巧,如使用跳线连接不在同一板层上的电路元件,减少信号线的长度和复杂度。
此外,可以使用特殊形状的线路,如扇出线、波浪形线路等,减少信号线之间的干扰和串扰。
另外,还可以考虑使用地线填充技术,将多余的地线填满整个板面,减少电磁干扰和噪声。
总之,PCB布线是电子设计中非常重要的一环,良好的布线设计可以提高电路性能和稳定性。
通过遵循基本原则和采用一些实用的技巧,可以帮助设计者更加高效和有效地完成布线设计,提高电路板的质量和性能。
希望以上分享的PCB布线技巧对大家有所帮助,祝大家设计愉快!。
PCB布局布线技巧
PCB布局布线技巧PCB(印制电路板)布局布线是电子产品设计中必不可少的一环。
良好的布局布线可以提高电路性能、稳定性和可靠性。
下面将介绍一些PCB布局布线的技巧。
一、布局技巧1.分区布局:将电路板按照功能划分不同区域,例如将信号处理电路、功率电路和通信电路分开布局,可以减少不同电路之间的干扰。
2.大电流回路:将高功率元件、大电流通路尽量短接,使大电流通过尽量少的导线,减少电阻、电感和电压降,提高电路的稳定性。
3.高频回路:对于高频电路,要注意避免长导线、小曲线和有较大电流的导线与其中的元器件接触。
4.电源布局:电源电路的布局要尽量靠近电源接口,减少供电线路的阻抗、压降和干扰。
5.接地布局:接地是保证电路正常运行的关键之一,要保证接地回路的路径尽量短,且与供电回路分开布局,减少互相干扰。
6.热量排散布局:对于需要散热的元器件,如功放、处理器等,要将其散热器布置在空气流通的地方,尽量避免与其他元件接触。
7.组件布局:相关元器件应尽量靠近,减少导线长度和磁场干扰。
对于敏感元器件,如传感器,应尽量远离干扰源。
8.可维护性布局:考虑到后期维护和维修的需求,应尽量保证布线路由直观、可辨识,便于排查故障。
二、布线技巧1.信号线与电源线分开布线:信号线和电源线要互相分开布线,以减少互相的干扰。
2.信号线长度一致:对于同一信号的不同分支,要尽量保持长度一致,避免引起信号的失真。
3.十字型布线:对于需要高速传输的信号,可以采用十字型布线,将数据线与地线交叉布线,可以有效减少串扰和噪声。
4.双层布线:对于复杂的电路板,可考虑使用双层布线,将功率和信号线分开布置在不同的层上,减少干扰。
5.差分布线:对于高速信号传输,如USB、HDMI等,可以采用差分布线,可以抑制共模噪声,提高信号的质量。
6.避免直角弯曲:直角弯曲会引起阻抗变化和信号衰减,应尽量避免使用直角弯曲。
7.路径交叉最小化:路径交叉会导致干扰和串扰,应尽量将路径交叉降到最少。
PCB布线与布局优化技巧
PCB布线与布局优化技巧在电子设备的设计中,PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的布线与布局对于整个电路性能和稳定性起着至关重要的作用。
优秀的PCB布线与布局可以提高电路的抗干扰能力、信号完整性和性能稳定性。
下面就介绍一些PCB布线与布局优化技巧,帮助设计师提高产品质量和性能。
1. 分割电源平面:在PCB设计中,将电源平面分割成多个部分可以减少信号干扰及电磁辐射。
分割电源平面时,需要注意将模拟和数字电源分开,避免互相干扰。
通过合理设置分割线路,可以降低信号交叉干扰,提高信噪比。
2. 最短路径布线:尽量保持布线路径短,减少信号传输的延迟和损耗。
在选取布线路径时,应避免走线交叉、绕线等现象,以确保信号传输的稳定性和可靠性。
布线时还需考虑信号走线的方向,避免信号环路和共模噪声的产生。
3. 差分信号布线:对于高速信号线,尤其是差分信号线,需要特别注意其布线。
差分信号线的长度要尽量保持一致,以减少信号失真和串扰。
此外,差分信号线应在布线过程中尽量保持相邻,以减小信号传输的时间差。
4. 阻抗匹配:在PCB设计中,特别是在高频电路中,阻抗匹配是非常重要的。
正确设计差分对地、微带线、板厚等参数,以保证信号传输的稳定性和准确性。
利用阻抗匹配技术可以尽量减小信号的反射和衰减,提高信号完整性。
5. 地线布线:地线布线是PCB设计中的关键环节。
要尽量减小地线回路面积,避免干扰信号传输。
将地线设置为宽带,减小地线阻抗,提高地线的导电性。
另外,地线布线还要尽量与信号走线相互垂直,避免共模干扰。
6. 噪声隔离:在PCB布局设计中,要将噪声源与敏感信号源隔离开来,以减少噪声对信号的影响。
在设计布局时,可以使用屏蔽罩、滤波器等措施来隔离噪声源,确保信号传输的稳定性和准确性。
7. 确保热量散发:在PCB布局设计中,要考虑电路元件的散热问题。
合理安排元件的位置,保证元件之间的通风通道畅通,以便排出热量。
在布局时应注意避免高功率元件集中布局,以减小热量聚集的风险。
pcb布局布线技巧及原则
PCB布局布线技巧及原则1. 引言PCB(Printed Circuit Board)布局布线是电子产品设计中至关重要的一步。
良好的布局布线能够确保电路的可靠性、性能和EMI (Electromagnetic Interference)抗干扰能力。
本文将介绍一些常见的PCB布局布线技巧及原则,帮助读者更好地进行电路设计和布线。
2. PCB布局技巧2.1 分区布局在设计复杂的电路板时,将电路板分为几个功能区域进行布局是一个很好的策略。
例如,将微处理器、模拟电路和电源电路分开布局。
这可以降低信号干扰,并更好地管理电源分配和地平面。
2.2 复用层对于多层PCB设计,可以使用复用层的技术来提高布局效率。
复用层是指多个分区共享同一个地平面或电源平面。
这样做可以减少电路板的层数,提高信号完整性和EMI性能。
2.3 阻抗控制在高速设计中,阻抗控制是非常重要的。
通过合理设计走线宽度、间距和层间距,可以实现所需的阻抗匹配。
使用阻抗控制工具进行模拟和仿真分析,以确保信号完整性。
2.4 时钟信号布局时钟信号在高速电子系统中非常关键。
为了降低时钟抖动和噪声,应优先布置时钟信号线。
时钟信号线应尽量短、直接,并与其他信号线保持一定的距离以减少干扰。
2.5 地平面和电源分布良好的地平面和电源分布可以大大改善电路性能和抗干扰能力。
地平面应尽量连续、整齐,并尽可能地覆盖整个PCB区域。
电源分布应合理,避免共享电流,以减少电源波动。
3. PCB布线原则3.1 追求最短和最直接的路径布线时应尽量追求最短和最直接的路径,以降低传输延迟和信号损失。
避免走线过长或弯曲,特别是对于高速信号和时钟信号。
3.2 避免平行和交叉在布线过程中,应尽量避免平行和交叉走线。
平行走线容易引起串扰干扰,而交叉走线则易引起交互耦合。
合理规划走线,尽量平行走线和交叉垂直走线。
3.3 差分信号布线对于高速差分信号,应采用差分布线技术。
差分信号的两条传输线上的信号互为补码,可以大大减小对外部干扰的敏感度。
PCB板布局原则布线技巧
PCB板布局原则布线技巧一、布局原则:1.功能分区:将电路按照其功能划分为若干区域,不同功能的电路相互隔离,减少相互干扰。
2.信号流向:在布局过程中应保持信号流向规则和简洁,避免交叉干扰。
3.重要元件位置:将较重要的元件、信号线和电源线放置在核心区域,以提高系统的可靠性和抗干扰能力。
4.散热考虑:将产热较大的元件、散热器等布局在较为开阔的地方,利于散热,避免过热导致不正常工作。
5.地线布局:地线的布局和连通应该注意短、宽、粗、低阻、尽可能铺满PCB板的底层,减少环路面积,避免回流信号干扰。
二、布线技巧:1.差分信号布线:对于高速传输的差分信号(如USB、HDMI等),应采用相对的布线方式,尽量保持两条信号线的长度、路径和靠近程度等因素相等。
2.信号线长度控制:对于高速信号线,要控制传输时间差,避免信号的串扰,可以采用长度相等的原则,对多个信号线进行匹配。
3.距离和屏蔽:信号线之间应保持一定的距离,减少串扰。
对于敏感信号线,可以采用屏蔽,如使用屏蔽线或者地层或电源面直接作为屏蔽。
4.平面分布布线:将电路面分布在PCB板的一面,减少控制层(可减少电磁干扰),易于维护。
对于比较大的PCB板,可以将电路分布在多层结构中,减小板子尺寸。
5.电源线和地线:电源线和地线尽量粗而宽,以降低线路阻抗和电压降。
同时,尽量减少电源线和地线与其它信号线的交叉和共面长度,减小可能的电磁干扰。
6.设备端口布局:对于外部设备接口,宜以一边和一角为原则,将各种本机接口尽量分布在同一区域,以保持可维护性和布局的简洁性。
7.组件布局:对于IC和器件的布局,可以按照电路的工作顺序、重要程度和电路结构等因素综合考虑,优先放置重要元件,如主控芯片、存储器等。
三、布局规则:1.尽量缩短信号线的长度,减少信号传输的延迟和串扰。
2.尽量减小信号线的面积,减少对周围信号的干扰。
3.尽量采用四方对称布线,减少线路不平衡引起的干扰。
4.尽量降低线路阻抗,提高信号的传输质量。
PCB设计布线过程经验分享
PCB设计布线过程经验分享说到PCB板,很多朋友会想到它在我们周围随处可见,从一切的家用电器,电脑内的各种配件,到各种数码产品,只要是电子产品几乎都会用到PCB板,那么到底什么是PCB板呢?PCB板就是PrintedCircuitBlock,即印制电路板,供电子组件安插,有线路的基版。
通过使用印刷方式将镀铜的基版印上防蚀线路,并加以蚀刻冲洗出线路。
PCB板可以分为单层板、双层板和多层板。
各种电子元件都是被集成在PCB板上的,在最基本的单层PCB上,零件都集中在一面,导线则都集中在另一面。
这么一来我们就需要在板子上打洞,这样接脚才能穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的。
因为如此,这样的PCB的正反面分别被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide)。
双层板可以看作把两个单层板相对粘合在一起组成,板的两面都有电子元件和走线。
有时候需要把一面的单线连接到板的另一面,这就要通过导孔(via)。
导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。
现在很多电脑主板都在用4层甚至6层PCB板,而显卡一般都在用了6层PCB板,很多高端显卡像nVIDIAGeForce4Ti系列就采用了8层PCB板,这就是所谓的多层PCB板。
在多层PCB板上也会遇到连接各个层之间线路的问题,也可以通过导孔来实现。
由于是多层PCB板,所以有时候导孔不需要穿透整个PCB板,这样的导孔叫做埋孔(Buriedvias)和盲孔(Blindvias),因为它们只穿透其中几层。
盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接,不须穿透整个板子。
埋孔则只连接内部的PCB,所以光是从表面是看不出来的。
在多层板PCB中,整层都直接连接上地线与电源。
所以我们将各层分类为信号层(Signal),电源层(Power)或是地线层(Ground)。
如果PCB上的零件需要不同的电源供应,通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层。
PCB板布线技巧
PCB板布线技巧1.分析并规划布线路径:在开始布线之前,要先对电路进行分析并规划布线路径。
合理的布线路径可以最大程度地减小信号传输的延迟、串扰和阻抗不匹配等问题。
2.确定信号分类:根据信号的性质确定分类,然后将它们分配到不同的层上进行布线。
例如,将高频信号和低频信号分别布线在不同的层上,以减少信号之间的互相干扰。
3.使用规范的走线方式:在布线时,要遵循规范的走线方式。
例如,避免走线交叉,特别是在高速信号线上。
可以使用90度转角或弧形转角等方式,减少信号回波和串扰。
4.控制走线长度:尽量缩短信号线的长度,特别是高频信号线。
较长的信号线会引入额外的传输延迟,并可能导致信号衰减。
可以通过合理放置元件和规划布线路径来有效控制走线长度。
5.使用地平面层:在PCB布线中,地平面层在电路的抗干扰能力和信号完整性方面起着重要作用。
可以合理布置地平面,将信号和地面层进行良好的综合接地,减少信号回波和串扰。
6.适当使用电源层:电源层在布线中起到提供电源和地的作用。
可以根据设计要求,合理规划电源层的位置和布线方式,以减小电源噪声和串扰。
7.使用信号层功能:在PCB设计中,信号层不仅有信号传输的功能,还可以通过布线方式起到减小信号噪声和提高阻抗匹配的作用。
可以使用多小地分割的信号层来降低信号层之间的干扰。
8.避免信号线与其它元件的靠近:在布线时,尽量避免信号线过于靠近封装器件或者其他的元件。
这样可以减少信号回波、串扰和互相干扰的可能性。
9.确保信号线宽度:根据信号的特性和传输要求,选择适当的信号线宽度。
信号线宽度过宽或过窄都会影响信号的传输质量和阻抗匹配。
10.保持布线连续性:在布线时,要尽量保持布线的连续性,避免信号线出现分段或者交叉等问题。
这样可以减小信号回波和串扰,并提高信号的完整性。
总之,在进行PCB板布线时,要综合考虑信号传输的延迟、串扰、阻抗匹配、地平面等因素,并采取合适的布线技巧来优化电路性能和可靠性。
PCB布线的技巧及注意事项
PCB布线的技巧及注意事项1.合理规划电路板上的元件布局:在进行布线之前,需要根据电路的功能和结构合理规划元件的布局。
合理布局可以减少跨线和交叉线,简化布线过程,并提高电路的可靠性和抗干扰能力。
例如,将相互关联的元件集中在一起,以减少连线长度和信号传输的损耗。
2.使用地平面和电源平面:地平面和电源平面是PCB布线中非常重要的一部分。
通过在PCB中设置地平面和电源平面,可以有效减少地线和电源线的长度,减小同轴电缆的干扰和耦合,提高信号完整性和抗干扰能力。
3.利用电网连接:电网连接是PCB布线中常用的一种布线方式。
电网连接可以减小线宽和线间距,减小电路板上的导线一阶传输延迟,提高信号完整性和抗干扰能力。
在布局时,应尽量合理规划电网的结构和布线的路径。
4.分析和优化信号传输路径:信号传输路径是PCB布线中需要特别关注的一部分。
通过分析信号传输路径,可以了解信号在电路板上的传输特性,并进行优化。
例如,可以采用直线传输路径,减小信号传输的损耗和干扰;可以避免信号线与电源线、地线和其他高频信号线的交叉,减小互相干扰。
5.处理高频和高速信号:在布线中,对于高频和高速信号需要特别注意。
高频信号容易受到串扰和反射的影响,因此对于高频信号,应避免长线和小弯曲。
对于高速信号,需要注意控制传输线的阻抗匹配,减小信号的反射和射频干扰。
6.使用适当的布线规则和约束:在进行布线之前,需要根据电路设计的要求和约束设置适当的布线规则。
布线规则可以包括连线宽度、线间距、最小孔径等要素。
合理设置布线规则可以减小静电干扰和交叉干扰,提高电路的性能和可靠性。
7.进行电磁兼容性(EMC)设计:在进行布线时,需要考虑电磁兼容性设计。
电磁辐射和电磁敏感性是电路板设计中常见的问题,可以通过合理的布线和使用滤波器来减小电磁干扰。
8.进行仿真和测试:在完成布线之后,需要进行仿真和测试来验证电路的性能和可靠性。
通过仿真和测试,可以检测电路中可能存在的问题,并做出相应的调整。
pcb布局布线技巧及原则
pcb布局布线技巧及原则随着现代电子产品的迅速发展,PCB布局布线技术也变得越来越重要。
合理的PCB布局和布线,可以使电路板满足各种电气和电磁兼容性要求,提高电路可靠性和生产效率。
本文将介绍PCB布局布线的一些技巧及原则,以帮助电子工程师更好地设计出优秀的电路板。
1. 布局原则(1)分区原则在PCB布局设计中,分区原则是非常重要的一项内容。
设计师首先需要根据电路的功能特征,将电路板分成若干区域。
每个区域中的电路具有相同的特征和要求,例如电源、信号处理、调试等等,设计师应注意避免不同类型的电路混合在同一区域内。
(2)分层原则为了减小电路板的尺寸和降低电路板的干扰,电子工程师会采用分层原则。
具体来说,电路板会分成不同的层,例如信号层、地层和电源层等。
这样就可以大幅减少信号线的长度,从而减小了电路板的电磁干扰,提高了整个电路板的性能。
(3)最短线路原则在PCB布局设计中,需要尽可能的缩短电路板的信号线路,以减小电路板的电磁干扰,提高信号传输的可靠性。
设计师在布线时最好保证信号线的长度尽可能短。
(4)空间利用原则在设计电路板布局时,设计师还应考虑空间利用原则,充分利用电路板的空间,使得每一块电路板发挥最大的效益。
例如,在空间有限的情况下,可以采用堆叠电容和器件的方式,以节省空间。
2. 布线技巧(1)防止信号干扰为防止信号线之间的干扰,可以将两条信号线之间插入空白区域或地线,或者增加信号线之间的距离。
此外,设计师还可以采用屏蔽技术,在某些敏感信号线附近铺设金属屏蔽来防止干扰。
(2)少转弯原则在布线时,少转弯原则也是非常重要的。
因为信号线在转弯的时候会产生电容和电感,这样就会对信号的传输产生影响。
因此,在信号传输方向的每个转弯点,都尽量减少转弯角度或使用圆角。
(3)避免信号共享线信号共享线指的是多个信号共用一条线路。
这样会导致信号之间的干扰,并且也不利于信号的传输。
设计师应尽量避免使用信号共享线。
(4)对地设计技巧地线的设计也非常重要。
PCB走线经验归纳
PCB走线经验归纳在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,PCB走线的好坏直接影响整个系统的性能,布线在高速PCB设计中是至关重要的。
布线的设计过程限定高,技巧细、工作量大。
PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。
PCB 板的设计过程是一个复杂的过程,要想很好地掌握它,需电子爱好者自已去体会,才能得到其中的真谛。
下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况,分析其合理性,并给出一些比较优化的走线策略。
一、PCB走线几点经验1、输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离;两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
2、地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:8mil~12mil;电源线为50mil~100mil。
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)3、可以用一些孤岛铜,然后将其连接到地平面上。
4、在PCB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。
5、实在没地方布线,可考虑布在VCC层,其次考虑GND层。
6、标准元器件两腿之间的距离为100mil(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为100mil(2.54 mm)或小于100mil的整倍数,如:50mil、25mil、20mil等。
一般布局时选择50mil 网格,布线选择5mil网格,孔距和器件距离设为25mil(让器件之间可以走线)7、我认为,蛇形走线就是单单为了长度匹配!!电感,滤波我觉得不会用这么笨的方法。
8、板边的铺铜要距离板边20mil。
9、PCB 板上延时为0.167ns/inch.。
但是,如果过孔多,器件管脚多,网线上设置的约束多,延时将增大。
10、线径越宽,距电源/地越近,或隔离层的介电常数越高,特征阻抗就越小。
pcb布局布线技巧经验大汇总
pcb布局布线技巧经验大汇总PCB电路板布局、布线基本原则一、元件布局基本规则1. 按电路模块进行布局,实现同一功能的相关电路称为一个模块,电路模块中的元件应采用就近集中原则,同时数字电路和模拟电路分开;2.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm 内不得贴装元、器件,螺钉等安装孔周围3.5mm (对于M2.5)、4mm(对于M3)内不得贴装元器件;3. 卧装电阻、电感(插件)、电解电容等元件的下方避免布过孔,以免波峰焊后过孔与元件壳体短路;4. 元器件的外侧距板边的距离为5mm;5. 贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;6. 金属壳体元器件和金属件(屏蔽盒等)不能与其它元器件相碰,不能紧贴印制线、焊盘,其间距应大于2mm。
定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm;7. 发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布;8. 电源插座要尽量布置在印制板的四周,电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。
特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间,以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。
电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔;9. 其它元器件的布置:所有IC元件单边对齐,有极性元件极性标示明确,同一印制板上极性标示不得多于两个方向,出现两个方向时,两个方向互相垂直;10、板面布线应疏密得当,当疏密差别太大时应以网状铜箔填充,网格大于8mil(或0.2mm);11、贴片焊盘上不能有通孔,以免焊膏流失造成元件虚焊。
重要信号线不准从插座脚间穿过;12、贴片单边对齐,字符方向一致,封装方向一致;13、有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。
二、元件布线规则1、画定布线区域距PCB板边≤1mm的区域内,以及安装孔周围1mm内,禁止布线;2、电源线尽可能的宽,不应低于18mil;信号线宽不应低于12mil;cpu入出线不应低于10mil (或8mil);线间距不低于10mil;3、正常过孔不低于30mil;4、双列直插:焊盘60mil,孔径40mil;1/4W电阻:51*55mil(0805表贴);直插时焊盘62mil,孔径42mil;无极电容:51*55mil(0805表贴);直插时焊盘50mil,孔径28mil;5、注意电源线与地线应尽可能呈放射状,以及信号线不能出现回环走线PCB板布线技巧在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的,在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。
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PCB布线设计(六)
对于12位传感系统的布线,应用的电路是Array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。
图1 负载单元传感器输出端的信号由双运放仪表放大器放大,然后由12位A/D转换器MCP3201滤波和数字化。
每次转换的结果显示在LCD显示屏上。
图2 在精度高于12位的电路中,PCB上有源元件的放置很重要。
要将高频
元件和数字器件尽量靠近接插件放置。
图3 图1电路的顶层布线和底层布线,此布线中没有地平面和电源平面。
注意:为降低电源线的感抗,电源线要比信号线宽很多。
图4 在没有地平面或电源平面的PCB(PCB布线如图3所示)中,对A/D转换器输出4096次采样的柱状图。
电路的噪声码宽度为15个码。
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。
电路板的布线策略要符合图2所示的器件布局图。
注意图2a中高速器件、低速器件与电路板的接插件和电源之间的关系。
在图2b中,数字器件最靠近电路板的接插件和电源,与其它数字和模拟电路分离开了。
纯模拟器件距离数字器件最远,以确保开关噪声不会耦合到模拟信号路径中。
A/D转换器的布线策略在本刊2004年1月中有详细论述。
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。
图1所示的电路无地平面布线,如图3所示。
“不需要地平面”的理论还行得通吗?这可以通过数据来验证。
在图4中,对A/D转换器进行了4096次采样并记录了数据。
在采集数据时,没有在传感器上施加激励。
采用这种电路布线,控制器专用于与转换器接口,并将转换器的结果发送到LCD显示器。
图5 图1电路的顶层和底层布线。
注意此布线中有地平面。
图6 在有地平面的PCB(PCB布线如图5所示)中,对A/D转换器输出4096次采样的柱状图。
噪声码宽度为11个码。
图7 在PCB上将两条走线靠近放置,就会产生寄生电容。
信号会通过这种
寄生电容在走线之间耦合。
图8 显示在图1电路中添加一个四阶抗信号混叠滤波器后的转换结果。
另外,
电路板布线中添加了地平面。
图5所示的布线与图3中的布线基本相同,但在底层添加了地平面。
地平面(图5b)有几处被信号线打断,应尽量减少地平面被断开的次数。
电流返回路径不应缩短,因为这些走线会限制从器件到电源接插件的电流流动。
A/D 转换器输出的柱状图如图6所示。
与图4相比,输出码要密集得多。
两次测试中使用了相同的有源器件。
无源器件不同,会导致较小的偏置差异。
从上述数据很容易看出,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。
对于图1中的12位转换器,输入引脚(IN+和IN-)对引入的噪声也很敏感。
运放的输入端也有可能在信号路径中引入噪声。
这些端通常具有109W至1013W的输入阻抗。
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。
这两条走线之间的关系如图7所示。
图中,两条走线之间寄生电容的值主要取决于走线之间的距离(d),以及两条走线保持平行的长度(L)。
通过这个模型,高阻抗走线中产生的电流等于:I=C dV/dt
其中:I是高阻抗走线上的电流,C是两条PCB走线之间的电容值,dV 是有开关动作的走线上的电压变化,dt 是电压从一个电平变化到下一个电平所用的时间。
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,如图5所示。
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
请注意,图1所示的电路中没有抗信号混叠滤波器。
正如数据所显示,这一疏忽在电路中引起了噪声问题。
此电路板中,当在仪表放大器的输出和A/D转换器的输入之间接入一个四阶、10Hz抗信号混叠滤波器时,转换响应的性能大为提高,如图8所示。
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。