高速PCB设计的基本知识及概念
pcb设计知识点大全
pcb设计知识点大全1. 什么是PCB设计?PCB设计(Printed Circuit Board Design)又称印刷电路板设计,是指利用专业电路设计软件根据电路原理图和布局需求,通过布线、电路元器件的放置和连接等步骤来设计电子产品中的印刷电路板。
PCB设计是电子产品制造过程中的一项重要环节,决定了电路板的功能、性能和可靠性。
2. PCB设计流程PCB设计流程包括原理图设计、封装库维护、网络表生成、布局设计、布线设计、设计规则检查、信号完整性分析等多个环节。
其中,原理图设计是整个设计流程的基础,通过绘制完整的原理图,明确电路板上的元器件连接关系。
封装库维护负责维护元器件的封装库文件,确保使用正确的封装。
网络表生成将原理图转化为电路网表,用于后续的布局和布线设计。
布局设计是根据电路板上的元器件尺寸和布局要求,确定元器件的相对位置。
布线设计则是将各个元器件之间的连接线进行布线,确保信号传输的可靠性。
设计规则检查和信号完整性分析则是在布线完成后进行的,用于验证设计是否符合规范并优化信号传输的品质。
3. PCB设计注意事项在进行PCB设计时,需要注意以下几点:(1) 元器件布局:合理安排元器件的位置,减少信号干扰和电磁辐射。
(2) 信号走线:注意信号线的长度、走向和宽度,避免信号串扰和阻抗失配。
(3) 电源和地线:保持电源和地线的宽度足够,避免电源噪声和接地回流问题。
(4) 高速信号处理:对于高速信号,需要特别注意信号完整性和时序约束。
(5) 散热设计:对于功率较大的元器件,需考虑散热问题,合理设计散热器和散热通路。
(6) EMI设计:合理规划PCB布局,减少电磁干扰问题。
4. 常用的PCB设计软件PCB设计软件根据不同的需求和使用习惯,有多种选择。
以下是常用的PCB设计软件:(1) Altium Designer:功能强大,适用于中小规模的电路板设计。
(2) Eagle:易于上手,适用于初学者,拥有大量的元器件库文件。
设计PCB基本概念
学习交流https:///item.htm?spm=a230r.1.14.23.HNuCLw&id=528247491620&n s=1&abbucket=6#detail设计PCB的基本概念1、“层”的概念与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同,Protel的“层”不是虚拟的,而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。
现今,由于电子线路的元件密集安装。
防干扰和布线等特殊要求,一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔,例如,现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。
这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(如软件中的Ground Dever和Power Dever),并常用大面积填充的办法来布线(如软件中的ExternaI P1a11e和Fill)。
上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔(Via)”来沟通。
有了以上解释,就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。
举个简单的例子,不少人布线完成,到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘,其实这是自己添加器件库时忽略了“层”的概念,没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层(Mulii一Layer)的缘故。
要提醒的是,一旦选定了所用印板的层数,务必关闭那些未被使用的层,免得惹事生非走弯路。
2、过孔(Via)为连通各层之间的线路,在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔,这就是过孔。
工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状,可直接与上下两面的线路相通,也可不连。
一般而言,设计线路时对过孔的处理有以下原则:(1)尽量少用过孔,一旦选用了过孔,务必处理好它与周边各实体的间隙,特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果是自动布线,可在“过孔数量最小化”( Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。
PCB设计基础知识
PCB设计基础知识PCB(Printed Circuit Board),中文名为印制电路板,是用于连接和支持各种电子元器件的一种基础组件。
PCB的设计是电子产品开发中非常重要的一部分,对于电路的性能、布局和可靠性都有很大的影响。
1.PCB的类型:PCB的类型主要分为单面板、双面板和多层板。
单面板只有一面可以进行电路布线,适合简单的电路设计;双面板则可以在两面都进行布线,适合复杂的电路设计;多层板则可以在多个电路层中进行布线,适合高密度的电路设计。
2.PCB的材料:PCB的主要材料包括基板、铜箔和覆盖层。
基板一般使用玻璃纤维增强的环氧树脂,有良好的绝缘性能和机械强度;铜箔用于制作导线和焊盘,一般有不同的厚度选择;覆盖层主要用于保护电路,常见的有有机胶覆盖层和漆覆盖层。
3.PCB的设计流程:PCB的设计流程包括原理图设计、库封装设计、PCB布局、布线、制造文件输出等步骤。
原理图设计是将电路设计成符号图,使用软件进行绘制;库封装设计是将元器件设计成符合标准的封装,也可以使用软件进行绘制;PCB布局是将元器件按照一定的规则摆放在基板上,并考虑电磁兼容性和散热等因素;布线是在布局的基础上进行线路的连接,保证良好的信号传输和阻抗匹配;制造文件输出是将设计好的PCB文件输出成Gerber文件等格式,用于制造。
4.PCB的布局原则:PCB的布局需要考虑电路性能、可靠性和成本等多方面的因素。
常见的布局原则包括:将主要的功能单元放在一起,减少连接线的长度;将高频和低频信号分离布局,减少干扰;注意散热和线路的位置关系,保证散热效果;避免并联的线路交叉,减少串扰等。
5.PCB的布线技巧:布线是PCB设计中非常关键的一步,直接影响电路的性能和可靠性。
常用的布线技巧包括:避免信号线和电源线的交叉,减少干扰;避免信号线和地线的平行布线,减少串扰;注意差分线对的长度保持一致,保证信号的相位一致;注意信号线的走向,避免过长和过曲;保证信号线的阻抗匹配,减少反射和损耗。
学习PCB设计需要掌握的知识有哪些
每年进入电子行业的人们或者对电子电路感性的为业余爱好者们非常多。
兴趣也好,职业也罢,在没有获得足够的电子电路知识之前,是很难深入学习的。
我在大学里,随着模拟电子和数字电路的学习,为了增加感性认识,报了一个组装小型半导体收音机的兴趣爱好班,从那时开始,就对电子器件以及由这些电子器件发生了浓厚的兴趣。
在兴趣爱好班,按照老师的指导,把元器件按部就班地焊道电路板上。
焊接完成后,又仔细检查所有焊点,以防止出现虚焊。
检查之后,用万用表确板子的电源正负极没有短路,加上电池,开始调试。
应该说,第一次的组装还是有问题的,通过一点点地调试,终于让这个半导体正常工作了。
初步的成功,开始让我有意识地扩大学习范围。
开始学习和电子电路有关的各种知识。
比如运放电路的工作形式,电视机工作原理及电路构成等。
在学习的同时,为了增强能力,还动手进行维修。
这种一边学习,一边实践的过程,大大提高了自己的动手能力和分析问题、解决问题的能力。
随着能力的提高,自己渐渐开始往制作方面转变。
之后开始试着制作音响放大器、磁带随身听等其它电子设备。
实话实说,制作过程中,会发现需要补充的知识是越来越多了。
在制作这些东西的时候,就涉及制作电路板这种工作了。
大学那阵子,还没有现在这样发达的网络,信息来源少,很不容易找到制作板的制作工厂。
都是自己用tango软件画电路图和印制板图,然后把利用胶带和印制板图,在覆铜板上用小刀一点一点刻出来电路。
弄好后,用腐蚀溶液腐蚀掉没有用的铜箔,留下电路部分的铜箔。
再然后是去除胶带,打磨铜箔,去掉氧化层,贴上松香,钻孔,焊元器件,调试,知道最终完成。
所有这些都做完,并且最终能成功的话,那种喜悦、那种成就感真的很高。
随着数字电路和半导体技术的学习,接触到CMOS、TTL,以及单板机和单片机,感觉电子电路的学习又到了一个新的境界。
以至于大学毕业后,基本上就以数字电路为主要学习方向了。
也以51单片机为核心,制作了一些电子设备。
伴随着科技发展,数字电子越来越成为主流方向。
高速PCB电路的布线设计指南
高速PCB设计指南之一第一篇PCB布线在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。
PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。
布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,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。
自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。
一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。
并试着重新再布线,以改进总体效果。
对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。
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:(1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
(2)、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)(3)、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。
PCB设计基础知识
PCB设计基础知识PCB设计基础知识印刷电路板(Printed circuit board,PCB)⼏乎会出现在每⼀种电⼦设备当中。
如果在某样设备中有电⼦零件,那么它们也都是镶在⼤⼩各异的PCB上。
除了固定各种⼩零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电⽓连接。
随着电⼦设备越来越复杂,需要的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。
标准的PCB长得就像这样。
裸板(上头没有零件)也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board (PWB)」。
板⼦本⾝的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。
在表⾯可以看到的细⼩线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板⼦上的,⽽在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成⽹状的细⼩线路了。
这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并⽤来提供PCB上零件的电路连接。
为了将零件固定在PCB上⾯,我们将它们的接脚直接焊在布线上。
在最基本的PCB(单⾯板)上,零件都集中在其中⼀⾯,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,PCB的正反⾯分别被称为零件⾯(Component Si de)与焊接⾯(Solder Side)。
如果PCB上头有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或装回去,那么该零件安装时会⽤到插座(Soc ket)。
由于插座是直接焊在板⼦上的,零件可以任意的拆装。
下⾯看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零拨插⼒式)插座,它可以让零件(这⾥指的是CPU)可以轻松插进插座,也可以拆下来。
插座旁的固定杆,可以在您插进零件后将其固定。
如果要将两块PCB相互连结,⼀般我们都会⽤到俗称「⾦⼿指」的边接头(edge connector)。
⾦⼿指上包含了许多裸露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的⼀部份。
通常连接时,我们将其中⼀⽚PCB上的⾦⼿指插进另⼀⽚PCB上合适的插槽上(⼀般叫做扩充槽Slot)。
PCB设计基础知识大盘点
PCB设计基础知识大盘点
PCB 基础
PCB量测的单位
PCB设计起源于美国,所以其常用单位是英制,而非公制
版子的大小通常使用英尺
介质厚度">1 mil = 0.001inches
1 mil = .0254mm
导体的厚度常使用盎司(oz)
一平方英尺金属的重量
典型值
– 0.5oz =17.5μm
– 1.0oz =35.0μm
– 2.0oz =70.0μm
–3.0oz = 105.0μm
典型8层板的横截面
一个PCB由不断交错着的Prepreg和Core组成
材料:
Core:一片薄薄的固化的介质(通常是FR4:玻璃纤维">Prepreg: preimpregnated的简写。
一片薄薄的未固化的介质(通常FR4:玻璃纤维-环氧基树脂)当被加热或挤压时,Prepreg 会溶解在环氧基树脂胶里,然后变成和Core具有相同介电常数的材料
铜箔:一片铜板,使用一环氧树脂粘合在Core的两边
PCB的层数代表的是铜箔的层数
一个8层PCB包含8层铜箔
叠层根据板子在纵轴上的中心点对称,以避免在热循环中的机械应力。
PCB的基本知识
PCB的基本知识Solder mask用于生成绿油。
有时候在SMT pin周围就要加入绿油,环径6milSolder paste用于生成钢网。
根据该层来做钢网Drill drawing钻孔图,表示那些地方需要钻孔和孔的大小、孔数。
按X,Y坐标定位而画出整块PCB所需钻孔的位置图,还表示出PTH还是NPTHFlat电镀锡,主要用于非机械孔Assembly drawing装配用。
主要生成装配图并打印出来给焊工看。
不做到板子上Outline主要有三种。
一是板框;二是布线禁止区,一般比板框内缩5mil;三是placement禁止区。
Bare board裸板。
即没有光照腐蚀的板子Daughter board子板Backplane背板互联Conductor trace导线Substrate基底。
Conductor side导线面。
即route sideSolder side焊接面。
即mount sidePattern图形。
比如pin mapping时可以选用图形放置。
即图形化显示Conductive pattern导电图形。
也是图形,但镀锡或者做成铜线Prepreg预浸材料。
在powerpcb的设置中可以看到。
对于四层板,一般是两个双面板之间的材料Bouding layer粘接层Copper-clad surface铜箔面Split裂缝。
比如power plane的壕沟Master drawing布线总图Layout布图设计Layout effecting布线完成率。
主要对自动布线来说Hierarchical design层次设计。
即分层设计。
原理图分层Supporting hole支持孔Plated through hole镀通孔(PTH)孔壁有金属来连接中间层和外层。
和NPTH相反All drilled hole全部钻孔Toaling hole定位孔。
即光学定位孔,对贴片机等有用Landless via hole无连接盘导通孔Pilot hole引导孔Terminal clearance hole端接全隙孔Via-in-pad焊盘中心孔。
高速PCB设计的基本常识(全面)
高速PCB设计的基本常识(一)、电子系统设计所面临的挑战随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高,电子系统设计师们正在从事100MHZ以上的电路设计,总线的工作频率也已经达到或者超过50MHZ,有的甚至超过100MHZ。
目前约50% 的设计的时钟频率超过50MHz,将近2020的设计主频超过12020z。
当系统工作在50MHz时,将产生传输线效应和信号的完整性问题;而当系统时钟达到12020z时,除非使用高速电路设计知识,否则基于传统方法设计的PCB将无法工作。
因此,高速电路设计技术已经成为电子系统设计师必须采取的设计手段。
只有通过使用高速电路设计师的设计技术,才能实现设计过程的可控性。
(二)、什么是高速电路通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ,而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量(比如说1/3),就称为高速电路。
实际上,信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高,是信号快速变化的上升沿与下降沿(或称信号的跳变)引发了信号传输的非预期结果。
因此,通常约定如果线传播延时大于1/2数字信号驱动端的上升时间,则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应。
信号的传递发生在信号状态改变的瞬间,如上升或下降时间。
信号从驱动端到接收端经过一段固定的时间,如果传输时间小于1/2的上升或下降时间,那么来自接收端的反射信号将在信号改变状态之前到达驱动端。
反之,反射信号将在信号改变状态之后到达驱动端。
如果反射信号很强,叠加的波形就有可能会改变逻辑状态。
(三)、高速信号的确定上面我们定义了传输线效应发生的前提条件,但是如何得知线延时是否大于1/2驱动端的信号上升时间?一般地,信号上升时间的典型值可通过器件手册给出,而信号的传播时间在PCB设计中由实际布线长度决定。
下图为信号上升时间和允许的布线长度(延时)的对应关系。
PCB 板上每单位英寸的延时为 0.167ns.。
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。
高速pcb设计指南之一
高速p c b设计指南之一The document was prepared on January 2, 2021高速PCB设计指南之一第一篇 PCB布线在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.PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线.布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前, 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,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.自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定, 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等.一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通, 然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线. 并试着重新再布线,以改进总体效果.对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了, 它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用, 还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会, 才能得到其中的真谛.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:1、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容.2、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:~0.3mm,最经细宽度可达~0.07mm,电源线为~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3、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英寸2.54mm,所以网格系统的基础一般就定为英寸2.54 mm或小于英寸的整倍数,如:英寸、英寸、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:1、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.2、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.3、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.4、模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线.5后加在PCB中的图形如图标、注标是否会造成信号短路.6对一些不理想的线形进行修改.7、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.8、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.第二篇 PCB布局在设计中,布局是一个重要的环节.布局结果的好坏将直接影响布线的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB设计成功的第一步.布局的方式分两种,一种是交互式布局,另一种是自动布局,一般是在自动布局的基础上用交互式布局进行调整,在布局时还可根据走线的情况对门电路进行再分配,将两个门电路进行交换,使其成为便于布线的最佳布局.在布局完成后,还可对设计文件及有关信息进行返回标注于原理图,使得PCB板中的有关信息与原理图相一致,以便在今后的建档、更改设计能同步起来, 同时对模拟的有关信息进行更新,使得能对电路的电气性能及功能进行板级验证.--考虑整体美观一个产品的成功与否,一是要注重内在质量,二是兼顾整体的美观,两者都较完美才能认为该产品是成功的.在一个PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉.--布局的检查印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符能否符合PCB制造工艺要求有无定位标记元件在二维、三维空间上有无冲突元件布局是否疏密有序,排列整齐是否全部布完需经常更换的元件能否方便的更换插件板插入设备是否方便热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离调整可调元件是否方便在需要散热的地方,装了散热器没有空气流是否通畅信号流程是否顺畅且互连最短插头、插座等与机械设计是否矛盾线路的干扰问题是否有所考虑第三篇高速PCB设计一、电子系统设计所面临的挑战随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高,电子系统设计师们正在从事100MHZ以上的电路设计,总线的工作频率也已经达到或者超过50MHZ,有的甚至超过100MHZ.目前约50% 的设计的时钟频率超过50MHz,将近20% 的设计主频超过120MHz.当系统工作在50MHz时,将产生传输线效应和信号的完整性问题;而当系统时钟达到120MHz时,除非使用高速电路设计知识,否则基于传统方法设计的PCB将无法工作.因此,高速电路设计技术已经成为电子系统设计师必须采取的设计手段.只有通过使用高速电路设计师的设计技术,才能实现设计过程的可控性.二、什么是高速电路通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ,而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量比如说1/3,就称为高速电路.实际上,信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高,是信号快速变化的上升沿与下降沿或称信号的跳变引发了信号传输的非预期结果.因此,通常约定如果线传播延时大于1/2数字信号驱动端的上升时间,则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应.信号的传递发生在信号状态改变的瞬间,如上升或下降时间.信号从驱动端到接收端经过一段固定的时间,如果传输时间小于1/2的上升或下降时间,那么来自接收端的反射信号将在信号改变状态之前到达驱动端.反之,反射信号将在信号改变状态之后到达驱动端.如果反射信号很强,叠加的波形就有可能会改变逻辑状态.三、高速信号的确定上面我们定义了传输线效应发生的前提条件,但是如何得知线延时是否大于1/2驱动端的信号上升时间一般地,信号上升时间的典型值可通过器件手册给出,而信号的传播时间在PCB设计中由实际布线长度决定.下图为信号上升时间和允许的布线长度延时的对应关系.PCB 板上每单位英寸的延时为 ..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.通常高速逻辑器件的信号上升时间大约为.如果板上有GaAs芯片,则最大布线长度为7.62mm.设Tr 为信号上升时间, Tpd 为信号线传播延时.如果Tr≥4Tpd,信号落在安全区域.如果2Tpd≥Tr≥4Tpd,信号落在不确定区域.如果Tr≤2Tpd,信号落在问题区域.对于落在不确定区域及问题区域的信号,应该使用高速布线方法.四、什么是传输线PCB板上的走线可等效为下图所示的串联和并联的电容、电阻和电感结构.串联电阻的典型值 ohms/foot,因为绝缘层的缘故,并联电阻阻值通常很高.将寄生电阻、电容和电感加到实际的PCB连线中之后,连线上的最终阻抗称为特征阻抗Zo.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.如果传输线和接收端的阻抗不匹配,那么输出的电流信号和信号最终的稳定状态将不同,这就引起信号在接收端产生反射,这个反射信号将传回信号发射端并再次反射回来.随着能量的减弱反射信号的幅度将减小,直到信号的电压和电流达到稳定.这种效应被称为振荡,信号的振荡在信号的上升沿和下降沿经常可以看到.五、传输线效应基于上述定义的传输线模型,归纳起来,传输线会对整个电路设计带来以下效应.· 反射信号Reflected signals· 延时和时序错误Delay & Timing errors· 多次跨越逻辑电平门限错误False Switching· 过冲与下冲Overshoot/Undershoot· 串扰Induced Noise or crosstalk· 电磁辐射EMI radiation反射信号如果一根走线没有被正确终结终端匹配,那么来自于驱动端的信号脉冲在接收端被反射,从而引发不预期效应,使信号轮廓失真.当失真变形非常显着时可导致多种错误,引起设计失败.同时,失真变形的信号对噪声的敏感性增加了,也会引起设计失败.如果上述情况没有被足够考虑,EMI将显着增加,这就不单单影响自身设计结果,还会造成整个系统的失败.反射信号产生的主要原因:过长的走线;未被匹配终结的传输线,过量电容或电感以及阻抗失配.延时和时序错误信号延时和时序错误表现为:信号在逻辑电平的高与低门限之间变化时保持一段时间信号不跳变.过多的信号延时可能导致时序错误和器件功能的混乱.通常在有多个接收端时会出现问题.电路设计师必须确定最坏情况下的时间延时以确保设计的正确性.信号延时产生的原因:驱动过载,走线过长.多次跨越逻辑电平门限错误信号在跳变的过程中可能多次跨越逻辑电平门限从而导致这一类型的错误.多次跨越逻辑电平门限错误是信号振荡的一种特殊的形式,即信号的振荡发生在逻辑电平门限附近,多次跨越逻辑电平门限会导致逻辑功能紊乱.反射信号产生的原因:过长的走线,未被终结的传输线,过量电容或电感以及阻抗失配.过冲与下冲过冲与下冲来源于走线过长或者信号变化太快两方面的原因.虽然大多数元件接收端有输入保护二极管保护,但有时这些过冲电平会远远超过元件电源电压范围,损坏元器件.串扰串扰表现为在一根信号线上有信号通过时,在PCB板上与之相邻的信号线上就会感应出相关的信号,我们称之为串扰.信号线距离地线越近,线间距越大,产生的串扰信号越小.异步信号和时钟信号更容易产生串扰.因此解串扰的方法是移开发生串扰的信号或屏蔽被严重干扰的信号.电磁辐射EMIElectro-Magnetic Interference即电磁干扰,产生的问题包含过量的电磁辐射及对电磁辐射的敏感性两方面.EMI表现为当数字系统加电运行时,会对周围环境辐射电磁波,从而干扰周围环境中电子设备的正常工作.它产生的主要原因是电路工作频率太高以及布局布线不合理.目前已有进行 EMI仿真的软件工具,但EMI仿真器都很昂贵,仿真参数和边界条件设置又很困难,这将直接影响仿真结果的准确性和实用性.最通常的做法是将控制EMI的各项设计规则应用在设计的每一环节,实现在设计各环节上的规则驱动和控制.六、避免传输线效应的方法针对上述传输线问题所引入的影响,我们从以下几方面谈谈控制这些影响的方法.严格控制关键网线的走线长度如果设计中有高速跳变的边沿,就必须考虑到在PCB板上存在传输线效应的问题.现在普遍使用的很高时钟频率的快速集成电路芯片更是存在这样的问题.解决这个问题有一些基本原则:如果采用CMOS或TTL电路进行设计,工作频率小于10MHz,布线长度应不大于7英寸.工作频率在50MHz布线长度应不大于英寸.如果工作频率达到或超过75MHz布线长度应在1英寸.对于GaAs芯片最大的布线长度应为英寸.如果超过这个标准,就存在传输线的问题.合理规划走线的拓扑结构解决传输线效应的另一个方法是选择正确的布线路径和终端拓扑结构.走线的拓扑结构是指一根网线的布线顺序及布线结构.当使用高速逻辑器件时,除非走线分支长度保持很短,否则边沿快速变化的信号将被信号主干走线上的分支走线所扭曲.通常情形下,PCB走线采用两种基本拓扑结构,即菊花链Daisy Chain 布线和星形Star分布.对于菊花链布线,布线从驱动端开始,依次到达各接收端.如果使用串联电阻来改变信号特性,串联电阻的位置应该紧靠驱动端.在控制走线的高次谐波干扰方面,菊花链走线效果最好.但这种走线方式布通率最低,不容易100%布通.实际设计中,我们是使菊花链布线中分支长度尽可能短,安全的长度值应该是:Stub Delay <= Trt .例如,高速TTL电路中的分支端长度应小于英寸.这种拓扑结构占用的布线空间较小并可用单一电阻匹配终结.但是这种走线结构使得在不同的信号接收端信号的接收是不同步的.星形拓扑结构可以有效的避免时钟信号的不同步问题,但在密度很高的PCB板上手工完成布线十分困难.采用自动布线器是完成星型布线的最好的方法.每条分支上都需要终端电阻.终端电阻的阻值应和连线的特征阻抗相匹配.这可通过手工计算,也可通过CAD工具计算出特征阻抗值和终端匹配电阻值.在上面的两个例子中使用了简单的终端电阻,实际中可选择使用更复杂的匹配终端.第一种选择是RC匹配终端.RC匹配终端可以减少功率消耗,但只能使用于信号工作比较稳定的情况.这种方式最适合于对时钟线信号进行匹配处理.其缺点是RC匹配终端中的电容可能影响信号的形状和传播速度.串联电阻匹配终端不会产生额外的功率消耗,但会减慢信号的传输.这种方式用于时间延迟影响不大的总线驱动电路.串联电阻匹配终端的优势还在于可以减少板上器件的使用数量和连线密度.最后一种方式为分离匹配终端,这种方式匹配元件需要放置在接收端附近.其优点是不会拉低信号,并且可以很好的避免噪声.典型的用于TTL输入信号ACT, HCT, FAST.此外,对于终端匹配电阻的封装型式和安装型式也必须考虑.通常SMD表面贴装电阻比通孔元件具有较低的电感,所以SMD封装元件成为首选.如果选择普通直插电阻也有两种安装方式可选:垂直方式和水平方式.垂直安装方式中电阻的一条安装管脚很短,可以减少电阻和电路板间的热阻,使电阻的热量更加容易散发到空气中.但较长的垂直安装会增加电阻的电感.水平安装方式因安装较低有更低的电感.但过热的电阻会出现漂移,在最坏的情况下电阻成为开路,造成PCB走线终结匹配失效,成为潜在的失败因素.抑止电磁干扰的方法很好地解决信号完整性问题将改善PCB板的电磁兼容性EMC.其中非常重要的是保证PCB板有很好的接地.对复杂的设计采用一个信号层配一个地线层是十分有效的方法.此外,使电路板的最外层信号的密度最小也是减少电磁辐射的好方法,这种方法可采用"表面积层"技术"Build-up"设计制做PCB来实现.表面积层通过在普通工艺 PCB 上增加薄绝缘层和用于贯穿这些层的微孔的组合来实现 ,电阻和电容可埋在表层下,单位面积上的走线密度会增加近一倍,因而可降低 PCB的体积.PCB 面积的缩小对走线的拓扑结构有巨大的影响,这意味着缩小的电流回路,缩小的分支走线长度,而电磁辐射近似正比于电流回路的面积;同时小体积特征意味着高密度引脚封装器件可以被使用,这又使得连线长度下降,从而电流回路减小,提高电磁兼容特性.其它可采用技术为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲,应该为集成电路芯片添加去耦电容.这可以有效去除电源上的毛刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射.当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时,其平滑毛刺的效果最好.这就是为什么有一些器件插座上带有去耦电容,而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小.任何高速和高功耗的器件应尽量放置在一起以减少电源电压瞬时过冲.如果没有电源层,那么长的电源连线会在信号和回路间形成环路,成为辐射源和易感应电路.走线构成一个不穿过同一网线或其它走线的环路的情况称为开环.如果环路穿过同一网线其它走线则构成闭环.两种情况都会形成天线效应线天线和环形天线.天线对外产生EMI辐射,同时自身也是敏感电路.闭环是一个必须考虑的问题,因为它产生的辐射与闭环面积近似成正比.结束语高速电路设计是一个非常复杂的设计过程,ZUKEN公司的高速电路布线算法Route Editor和EMC/EMI分析软件INCASES,Hot-Stage应用于分析和发现问题.本文所阐述的方法就是专门针对解决这些高速电路设计问题的.此外,在进行高速电路设计时有多个因素需要加以考虑,这些因素有时互相对立.如高速器件布局时位置靠近,虽可以减少延时,但可能产生串扰和显着的热效应.因此在设计中,需权衡各因素,做出全面的折衷考虑;既满足设计要求,又降低设计复杂度.高速PCB设计手段的采用构成了设计过程的可控性,只有可控的,才是可靠的,也才能是成功的。
pcb知识点
PCB知识点1. PCB的定义和作用1.1 PCB的概念•PCB即Printed Circuit Board的缩写,中文翻译为印制电路板。
•它是一种由绝缘材料制成的非导电底板,上面通过化学腐蚀或机械加工形成电路图案,用于安装和连接电子元器件。
1.2 PCB的作用•PCB在电子设备制造中起到了关键的作用,它负责连接和支持电子元件,传递电子信号和能量。
•PCB不仅提供了元件之间的电气连接,还具有机械支撑、热量传递和防护等功能。
2. PCB设计流程2.1 PCB设计的基本步骤1.确定电路需求和规格:根据产品要求和功能需求,确定电路的性能指标和布局要求。
2.电路原理图设计:使用电路设计软件绘制电路原理图,包括元件的连接关系和信号流向。
3.PCB布局设计:将电路原理图转化为物理布局,确定元件在PCB板上的位置和走线方式。
4.PCB走线设计:根据电路布局进行走线设计,以保证信号完整、电磁兼容和散热等要求。
5.电气规则检查:通过电气规则检查工具对设计进行验证,以确保电路的正确性和可靠性。
6.生成制造文件:根据设计要求生成制造所需的文件,包括Gerber文件、钻孔文件等。
7.制造和组装:将制造文件发送给PCB制造商进行生产,然后将元件焊接到PCB板上。
2.2 PCB设计的注意事项•确保足够的电气间隔和绝缘距离,以防止电气干扰和击穿。
•合理安排元件的布局,减少信号干扰和传导过程中的损耗。
•降低电气噪声水平,采取屏蔽和滤波措施。
•考虑功耗和供电稳定性,合理设计供电电路。
•保证器件的散热和冷却,预留散热器或散热模组的位置。
3. PCB的材料和层次设计3.1 PCB的材料•基材:一般采用玻璃纤维增强塑料(FR-4)作为基材,具有良好的绝缘性能和机械强度。
•铜箔:覆盖在基材上,用于制作导线和焊盘。
•阻焊层:用于保护电路和防止误触碰,一般为绿色。
•字迹层:用于标记元件名称、引脚号码等信息。
3.2 PCB的层次设计•单层PCB:只有一面铜箔,用于简单电路的制作,成本低。
高速ADCDAC电路及PCB设计要点梳理
高速ADCDAC电路及PCB设计要点梳理概要在高速模拟信号链设计中,印刷电路板(PCB)布局布线需要考虑许多选项,有些选项比其它选项更重要,有些选项则取决于应用。
最终的答案各不相同,但在所有情况下,设计工程师都应兼顾全局,而不要过分计较布局布线的每一个细节。
很多情况下做不到面面俱到,只能根据电路板及产品的面积进行取舍。
下面就给大家分享一下ADC/DAC电路及PCB设计中几个比较重要的问题:1数字地模拟地是否分割的问题硬件工程师最常提出的问题是:使用ADC时是否应将接地层分为AGND和DGND接地层?简单回答是:视情况而定。
详细回答则是:通常不分离。
为什么不呢?因为在大多数情况下,盲目分离接地层只会增加返回路径的电感,它所带来的坏处大于好处。
从公式V = L(di/dt)可以看出,破坏了GND的完整性,随着电感增加,电压噪声会提高。
随着电感增加,设计人员一直努力压低的PDN阻抗也会增加。
随着提高ADC采样速率的需求继续增长,降低开关电流(di/dt)的方式却很有限。
因此,除非需要分离接地层,否则请保持这些接地连接。
所以我们的结论是大部分情况下推荐不做DGND AGND分割,这个和大家早期经验做法相左。
我们大部分的产品是有尺寸要求的,可能没有足够和理想的空间。
受尺寸限制的影响,电路板无法实现良好的布局分割时,就需要分离接地层。
这可能是为了符合传统设计要求或尺寸,必须将脏乱的总线电源或高噪声数字电路放在某些区域。
这种情况下,分离接地层是实现良好性能的关键。
然而,为使整体设计有效,必须在电路板的某个地方通过一个磁珠或局部连接点将这些接地层连在一起。
最终,PCB上往往会有一个连接点成为返回电流通过而不会导致性能降低或强行将返回电流耦合至敏感电路的最佳位置。
如果此连接点位于转换器、其附近或下方,则不需要分离接地。
2巴伦的选择问题,规格及类型ADI的参考设计里面一般推荐是mini circuit的巴伦,但也有有高端的marki的巴伦变压器,动则上千元一个。
PCB仿真概述
随着信息宽带化和高速化的发展,以前的低速PCB已完全不能满足日益增长信息化发展的需要,人们对通信需求的不断提高,要求信号的传输和处理的速度越来越快,相应的高速PCB的应用也越来越广,设计也越来越复杂。
高速电路有两个方面的含义,一是频率高,通常认为数字电路的频率达到或是超过45MHZ 至50MHZ,而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个系统的三分之一,就称为高速电路;二是从信号的上升与下降时间考虑,当信号的上升时小于6倍信号传输延时时即认为信号是高速信号,此时考虑的与信号的具体频率无关。
高速PCB的出现将对硬件人员提出更高的要求,仅仅依靠自己的经验去布线,会顾此失彼,造成研发周期过长,浪费财力物力,生产出来的产品不稳定。
高速电路设计在现代电路设计中所占的比例越来越大,设计难度也越来越高,它的解决不仅需要高速器件,更需要设计者的智慧和仔细的工作,必须认真研究分析具体情况,解决存在的高速电路问题。
一般说来主要包括三方面的设计:信号完整性设计、电磁兼容设计、电源完整性设计。
在电子系统与电路全面进入1GHz以上的高速高频设计领域的今天,在实现VLSI芯片、PCB和系统设计功能的前提下具有性能属性的信号完整性问题已经成为电子设计的一个瓶颈。
从广义上讲,信号完整性指的是在高速产品中有互连线引起的所有问题,它主要研究互连线与数字信号的电压电流波形相互作用时其电气特性参数如何影响产品的性能。
传统的设计方法在制作的过程中没有仿真软件来考虑信号完整性问题,产品首次成功是很难的,降低了生产效率。
只有在设计过程中融入信号完整性分析,才能做到产品在上市时间和性能方面占优势。
对于高速PCB设计者来说,熟悉信号完整性问题机理理论知识、熟练掌握信号完整性分析方法、灵活设计信号完整性问题的解决方案是很重要的,因为只有这样才能成为21世纪信息高速化的成功硬件工程师。
信号完整性的研究还是一个不成熟的领域,很多问题只能做定性分析,为此,在设计过程中首先要尽量应用已经成熟的工程经验;其次是要对产品的性能做出预测和评估以及仿真。
PCB设计基本概念以及注意事项
PCB设计基本概念以及注意事项PCB(Printed Circuit Board)即印刷电路板,是一种将电子元器件进行布局与连接的基础材料。
在电子产品的开发与制造过程中,PCB设计是一个非常重要的环节。
下面将对PCB设计的基本概念和注意事项进行详细介绍。
1.布局:PCB设计的第一步是进行电子元器件的布局,即确定元器件在电路板上的位置。
在进行布局时,需要考虑电器元件的相互关系,以及尽可能的减少导线的长度和穿孔的数量。
合理的布局可以提高电路的稳定性和性能。
2.焊盘和引脚:每个电子元件都有与电路板连接的引脚,这些引脚通过焊盘与电路板进行连接。
焊盘的大小、形状和排列应根据元器件的尺寸和布局进行设计,以确保焊接的质量和连接的可靠性。
3.连接走线:在布局和焊盘设置完成后,需要进行走线设计,即将各个元器件之间的连接线路进行规划。
在进行走线时,需要考虑信号传输的长度、走线的宽度、走线的层数等因素,以保证信号传输的稳定性和性能。
4.电源和地线:电源线和地线是PCB设计中非常重要的部分。
电源线用于提供电力,而地线则用于接受多余的电流。
在进行电源和地线的走线设计时,需要保证电源线和地线的宽度足够,以减小电流的阻抗和电压下降。
5.层次结构:大型复杂的PCB可以采用多层设计,即将电路板划分为多个层次。
层次结构的设计可以提高布局的灵活性和信号的隔离性,同时减小电磁干扰和射频泄漏的风险。
1.尺寸限制:在进行PCB设计时,需要根据实际需求和设备尺寸的限制,适当控制电路板的尺寸。
过小的尺寸可能会导致布局不合理,影响电路的稳定性和性能。
2.适当使用电容器:为了提高电路的稳定性和性能,需要适当使用电容器。
在布局和走线时,需要考虑电容器的位置和引脚连接,以确保电容器的正常工作。
3.防止电磁干扰:电子产品常常会遭受到来自外部的电磁干扰。
为了减小电磁干扰的影响,需要采取一些措施,如使用屏蔽罩、保持走线的平衡和合理设置地线等。
4.热量分散:电子元器件在工作过程中会产生热量,如果不能有效地分散热量,会影响电路的功能和寿命。
高速pcb设计和apsim仿真工具
高速PCB设计与APSIM仿真的协同工作流程
数据共享
迭代优化
通过将仿真结果反馈给设计工程师,实现高速PCB 设计与仿真的迭代优化,提高设计效率和质量。
APSIM仿真工具能够与高速PCB设计软件进 行数据共享,实现设计数据与仿真数据的无 缝对接。
协同工作
APSIM仿真工具与高速PCB设计软件之间的 协同工作流程能够缩短产品上市时间,提高 设计成功率。
信号完整性分析
在高速PCB设计中,信号完整 性是关键因素,需要进行仿真 分析以确保信号传输的稳定性
和可靠性。
电磁兼容性分析
随着信号速率的提高,电磁干 扰问题愈发突出,需要进行电 磁兼容性仿真以优化PCB布局
和布线。
热分析
高密度集成元器件在高速PCB 中产生大量热量,需要进行热
仿真以优化散热设计。
APSim仿真工具在高速PCB设计中的应用
高速PCB设计与APSIM仿真工具
目录
• 高速PCB设计基础 • APSim仿真工具介绍 • 高速PCB设计与APSIM仿真的结合 • 案例分析 • 结论与展望
01
高速PCB设计基础
PCB设计的基本概念
PCB
印刷电路板,是电子系统中的基础部件,用于实 现电子元器件之间的连接。
PCB设计
根据电路原理图和相关要求,利用设计软件进行 电路板的布局和布线的过程。
地弹
当信号线上的电流发生变化时, 地平面会产生电压波动,称为地 弹。减小地弹的方法包括增加接 地面、使用多层板等。
02
APSim仿真工具介绍
APSim仿真工具概述
APSim(Advanced Printed Circuit Board Simulator)是一款用于高速 PCB(印刷电路板)设计的仿真工具, 它能够模拟电路板中信号的传输、电 磁场和热传导等物理现象。
PCB设计基本概念
1、PCB的主要功能:◆用于固定和支撑集成电路等各种元器件◆用于实现集成电路等各种元器件之间的布线和电气连接,提供所需要的电气特性◆实现各导电图形之间的电绝缘、并可以为并可以为自动焊锡提供阻焊图形,实现自动化生产◆为元器件插装、维修提供识别字符和图形2、层的概念(几层板的来源)PCB常见的板层:单层板、双层板、多层板三种◆单层板:一面敷铜,一面不敷,敷铜面布线焊接,不敷一面放置元器件◆双层板:两面都敷铜,分别是顶层和底层,两层板面都可以布线①直插式:顶层放置元器件,底层焊接:②标贴元:放置面和焊接面在同侧,两面都可以放置,两层之间的布线通过过孔连接,这样一来电路布线比单层板要自由得多◆多层板:包括多个中间层的PCB,除了顶层和底层还有若干个中间层,通常中间层可以作为导线层、信号层、电源层、接地层等。
层与层之家相互绝缘,通过过孔连接。
较为常用的是4层板和6层板,4层板是在两面版基础上加上电源和接地层,而六层板再加上两个布线层(随着电子产品的小型化、精密化、集成化,多层板应用日益广泛)3、PCB的层面◆信号层:主要放置元器件和布线。
Protel dxp 2004共有32个信号层,顶层、底层和30个中间层,中间层用于布置信号线(每层可设置各自颜色)◆内部电源\接地层:又称内层电源层,主要用于铺设电源和地,以提高电路的抗电磁干扰特性和稳定性(protel dxp 2004最多可提供16个内层电源层,……不同颜色)◆机械层:一般用于放置有关制版和装配方法的指示性信息,如PCB物理尺寸线、尺寸标志、数据资料、过孔信息、装配说明等信息(最多16个机械层)◆屏蔽层:主要用于确保上不要镀锡的地方不被镀锡。
它是阻焊曾和锡膏防护层的总称①阻焊层:包括顶层阻焊层和底层阻焊层,用于在焊盘以外的各部位涂覆一层涂料,如防旱漆(阻止上锡,防止短路)②锡膏防护层:包括顶层和底层锡膏防护层,主要是在需要焊接的地方涂一层助焊剂,以增强焊盘的着锡能力(一般SMD表贴式焊盘都有这个层)◆丝印层:主要用于在PCB上印上元器件的流水号、生产编号、公司名称等,以对PCB进行注释。
PCB板基本知识,布置原则,布线技能,设计规则
PCB板基础知识一、PCB板的元素1.工作层面对于印制电路板来说,工作层面可以分为6大类,信号层(signal layer)内部电源/接地层(internal plane layer)机械层(mechanical layer)主要用来放置物理边界和放置尺寸标注等信息,起到相应的提示作用。
EDA软件可以提供16层的机械层。
防护层(mask layer)包括锡膏层和阻焊层两大类。
锡膏层主要用于将表面贴元器件粘贴在PCB上,阻焊层用于防止焊锡镀在不应该焊接的地方。
丝印层(silkscreen layer)在PCB板的TOP和BOTTOM层表面绘制元器件的外观轮廓和放置字符串等。
例如元器件的标识、标称值等以及放置厂家标志,生产日期等。
同时也是印制电路板上用来焊接元器件位置的依据,作用是使PCB板具有可读性,便于电路的安装和维修。
其他工作层(other layer)禁止布线层Keep Out Layer钻孔导引层drill guide layer钻孔图层drill drawing layer复合层multi-layer2.元器件封装是实际元器件焊接到PCB板时的焊接位置与焊接形状,包括了实际元器件的外形尺寸,所占空间位置,各管脚之间的间距等。
元器件封装是一个空间的功能,对于不同的元器件可以有相同的封装,同样相同功能的元器件可以有不同的封装。
因此在制作PCB板时必须同时知道元器件的名称和封装形式。
(1)元器件封装分类通孔式元器件封装(THT,through hole technology)表面贴元件封装(SMT Surface mounted technology )另一种常用的分类方法是从封装外形分类:SIP单列直插封装DIP双列直插封装PLCC塑料引线芯片载体封装PQFP塑料四方扁平封装SOP 小尺寸封装TSOP薄型小尺寸封装PPGA 塑料针状栅格阵列封装PBGA 塑料球栅阵列封装CSP 芯片级封装(2) 元器件封装编号编号原则:元器件类型+引脚距离(或引脚数)+元器件外形尺寸例如AXIAL-0.3 DIP14 RAD0.1 RB7.6-15 等。
高性能PCB设计经验分享
高性能PCB设计经验分享Tags: PCB设计,经验分享, 积分Counts:100 次摘要:本文以IT行业的高性能的PCB设计为主线,结合Cadence在高速PCB设计方面的强大功能,全面剖析高性能PCB设计的工程实现。
正文:电子产业在摩尔定律的驱动下,产品的功能越来越强,集成度越来越高、信号的速率越来越快,产品的研发周期也越来越短,PCB的设计也随之进入了高速PCB设计时代。
PCB不再仅仅是完成互连功能的载体,而是作为所有电子产品中一个极为重要的部件。
本文从高性能PCB设计的工程实现的角度,全面剖析IT 行业高性能PCB设计的方方面面。
实现高性能的PCB设计首先要有一支高素质的PCB设计团队。
一、PCB设计团队的组建建议自从PCB设计进入高速时代,原理图、PCB设计由硬件工程师全权负责的做法就一去不复返了,专职的PCB 工程师也就应运而生。
一个成熟的大、中型PCB设计团队的构成应包括以下几个工种:封装库工程师:专职建库,熟知当今主流板厂、贴片厂商的工艺能力、技术参数,结合本公司的产品实际,并据此完成当前高速高密条件下的PCB封装建库工作。
PCB设计工程师:设计人员必须具备广泛的PCB周边知识,诸如电子线路的基本知识,PCB的生产、贴片加工的基本常识,DFX(DFM/DFC/DFT)设计,同时还需要掌握高速PCB的层叠设计、阻抗设计、信号完整性知识、EMC知识等,综合考虑现代PCB设计的各项要求,完成PCB的布局、布线工作。
SI工程师:揭开隐藏在PCB传输线里的“隐性原理图”,直面高速时代的反射、串扰、时序问题。
通过前后仿真,确保信号质量,提升产品的一次成功率,确保PCB稳定、可靠的工作。
EMC工程师:作为EMC设计的源头考虑,负责包括电路、器件、PCB相关的板级EMC设计。
降低自身的对外辐射,并提高抗外界干扰的能力。
热设计工程师:在追求精美、小巧的产品研发团队里,热设计工程师不可或缺。
通过热源分布分析、设计合理的风道系统,控制系统的温升,确保产品的稳定、可靠工作。
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高速PCB设计的基本知识及概念
1、“层(Layer)”的概念
与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同,Protel的“层”不是虚拟的,而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。
现今,由于电子线路的元件密集安装。
防干扰和布线等特殊要求,一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔,例如,现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。
这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(如软件中的Ground Dever和Power Dever),并常用大面积填充的办法来布线(如软件中的ExternaI P1a11e和Fill)。
上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔(Via)”来沟通。
有了以上解释,就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。
举个简单的例子,不少人布线完成,到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘,其实这是自己添加器件库时忽略了“层”的概念,没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层(Mulii一Layer)的缘故。
要提醒的是,一旦选定了所用印板的层数,务必关闭那些未被使用的层,免得惹事生非走弯路。
2、过孔(Via)
为连通各层之间的线路,在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔,这就是过孔。
工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状,可直接与上下两面的线路相通,也可不连。
一般而言,设计线路时对过孔的处理有以下原则:
(1)尽量少用过孔,一旦选用了过孔,务必处理好它与周边各实体的间隙,特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果是自动布线,可在“过孔数量最小化”(Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。
(2)需要的载流量越大,所需的过孔尺寸越大,如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。
3、焊盘(Pad)。