高速PCB布板原則

1、高速高速pcb布板原則布板原則w隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高，總線(xiàn)的工作頻率己經(jīng)達(dá)到或者超過(guò)50mhz，有的甚至超過(guò)100mhz。通常認(rèn)為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到或者超過(guò)45mhz50mhz，而且工作在這個(gè)頻率之上的電路己經(jīng)占到了整個(gè)電子系統(tǒng)一定的份量（如1/3），就稱(chēng)為高速電路。目前世界上約有50%的設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻率超過(guò)50mhz。將近20%的設(shè)計(jì)主頻超過(guò)120mhz。當(dāng)系統(tǒng)工作在50mhz時(shí)，將產(chǎn)生傳輸線(xiàn)效應(yīng)和信號(hào)的完整性問(wèn)題；而當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘達(dá)到120mhz時(shí)，除非使用高速電路設(shè)計(jì)，否則基于傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的pcb將無(wú)法工作。因此，高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為pcb板設(shè)計(jì)師必須采取的設(shè)計(jì)手段

2、。w在高速板的布局布線(xiàn)中，要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導(dǎo)線(xiàn)的布線(xiàn)是很重要的。為了設(shè)計(jì)出質(zhì)量高、造價(jià)低的pcb板，應(yīng)遵循以下原則 ：w設(shè)計(jì)好最佳布局 w調(diào)整好pcb板的走線(xiàn)和焊盤(pán) w處理好印制導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽與接地 w配置好去耦電容 w選擇好合適的板材與板厚w要考慮pcb板尺寸的大小。pcb尺寸過(guò)大時(shí)，印制線(xiàn)條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線(xiàn)條易受干擾。在確定pcb尺寸后，確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元件的位置及對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要注意以下4點(diǎn)： 設(shè)計(jì)好最佳布局w1）以每個(gè)功能電路的核心

3、元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在pcb上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接。按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。w2）是要盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn)。設(shè)法減少高頻元器件的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾，易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。由于某些元器件或?qū)Ь€(xiàn)之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。w3）是對(duì)于重量超過(guò)15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在

4、印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀(guān)，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。w4）是位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于5mm。電路板的最佳形狀為矩形。長(zhǎng)寬比為3: 2或4: 3。電路板面尺寸大于200mm150mm時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。還要留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。調(diào)整好pcb板的走線(xiàn)和焊盤(pán) w印制導(dǎo)線(xiàn)的布設(shè)應(yīng)盡可能的短，在高頻回路中更應(yīng)如此；印制導(dǎo)線(xiàn)的拐彎應(yīng)成圓角，而直角或尖角在高頻電路和布線(xiàn)密度高的情況下會(huì)影響電氣性能：當(dāng)雙面板

5、布線(xiàn)時(shí)，兩面的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)相互垂直、斜交、或彎曲走線(xiàn)，避免相互平行，以減小寄生藕合；作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線(xiàn)之間最好加接地線(xiàn)。保持整塊pcb板上布線(xiàn)密度的大體平衡密度，以控制串?dāng)_，局部過(guò)密的布線(xiàn)對(duì)避免串?dāng)_顯然是不利的。w導(dǎo)線(xiàn)寬度應(yīng)以能滿(mǎn)足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最小值以承受的電流大小而定，但最小不宜小于0.2mm，在高密度、高精度的印制線(xiàn)路中，導(dǎo)線(xiàn)寬度和間距一般可取0.3 mm；導(dǎo)線(xiàn)寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，保持整塊電路板上功耗的大體平衡。如果板材區(qū)域冷熱差別太大，信號(hào)線(xiàn)極易因板材的熱脹冷縮而斷裂。單面板實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)銅箔厚度為50

6、um、導(dǎo)線(xiàn)寬度11.5mm、通過(guò)電流2a時(shí)，溫升很小，不會(huì)超過(guò)3攝氏度。因此，一般選用11.5 mm寬度導(dǎo)線(xiàn)就可能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求而不致引起溫升；印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)應(yīng)盡可能地粗，可能的話(huà)，使用大于23mm的線(xiàn)條，這點(diǎn)在帶有微處理器的電路中尤為重要，因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐€(xiàn)過(guò)細(xì)時(shí)，由于流過(guò)的電流的變化，地電位變動(dòng)，微處理器定時(shí)信號(hào)的電平不穩(wěn)，會(huì)使噪聲容限劣化；在dip封裝的ic腳間走線(xiàn)，當(dāng)兩腳間通過(guò)2根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑可設(shè)為1.3mm、線(xiàn)寬與線(xiàn)距都為0.25mm，當(dāng)兩腳間只通過(guò)1根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑可設(shè)為1.6mm、線(xiàn)寬與線(xiàn)距都為0.3 mm。處理焊盤(pán)時(shí)，焊盤(pán)中心孔要比器件引線(xiàn)直徑稍大一些。焊盤(pán)太大易形成虛焊。焊盤(pán)外徑

7、d一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線(xiàn)孔徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路，焊盤(pán)最小直徑可取(d+1.0)mm。處理好印制導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽與接地 w印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)，應(yīng)盡量布置在印制線(xiàn)路板的邊緣部分。在印制線(xiàn)路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線(xiàn)，這樣得到的屏蔽效果，比一長(zhǎng)條地線(xiàn)要好，傳輸線(xiàn)特性和屏蔽作用將得到改善，另外起到了減小分布電容的作用。印制導(dǎo)線(xiàn)的公共地線(xiàn)最好形成環(huán)路或網(wǎng)狀，這是因?yàn)楫?dāng)在同一塊板上有許多集成電路，特別是有耗電多的元件時(shí)，由于圖形上的限制產(chǎn)生了接地電位差，從而引起噪聲容限的降低，當(dāng)做成回路時(shí)，接地電位差減小。另外，接地和電源的圖形盡可能要與數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向平行，這樣可以較好地抑制噪聲；多層

8、印制線(xiàn)路板可采取其中若干層作屏蔽層，電源層、地線(xiàn)層均可視為屏蔽層，一般地線(xiàn)層和電源層設(shè)計(jì)在多層印制線(xiàn)路板的內(nèi)層，信號(hào)線(xiàn)設(shè)計(jì)在外層。 配置好去耦電容 wpcb設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙?。去耦電容的一般配置原則是：電源輸入端跨接10100uf的電解電容器。如有可能，接100uf以上的更好：原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每48個(gè)芯片布置一個(gè)110pf的鉭電容；對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如ram，rom存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入去耦電容：電容引線(xiàn)不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有太長(zhǎng)引線(xiàn)

9、。選擇好合適的板材與板厚w印制線(xiàn)路板一般用覆箔層壓板制成，常用的是覆銅箔層壓板。板材選用時(shí)要從電氣性能、可靠性、加工工藝要求、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面考慮，常用的覆銅箔層壓板有覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板、覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓板、覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板、覆銅箔環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板、覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板和多層印制線(xiàn)路板用環(huán)氧玻璃布等。由于環(huán)氧樹(shù)脂與銅箔有極好的粘合力，因此銅箔的附著強(qiáng)度和工作溫度較高，可以在260的熔錫中浸焊而無(wú)起泡。環(huán)氧樹(shù)脂浸漬的玻璃布層壓板受潮濕的影響較小。超高頻印制線(xiàn)路最優(yōu)良的材料是覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板。在有阻燃要求的電子設(shè)備上，還要使用阻燃性覆銅箔層壓板，其原理是由絕緣紙或玻

10、璃布浸漬了不燃或難燃性的樹(shù)脂，使制得的覆銅箔層壓板，除了具有同類(lèi)覆銅箔層壓板的相擬性能外，還有阻燃性。w印制線(xiàn)路板的厚度應(yīng)根據(jù)印制板的功能及所裝元件的重量、印制板插座規(guī)格、印制板的外形尺寸和所承受的機(jī)械負(fù)荷來(lái)決定。多層印制板總厚度及各層間厚度的分配應(yīng)根據(jù)電氣和結(jié)構(gòu)性能的需要以及覆箔板的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格來(lái)選取，常見(jiàn)的印制線(xiàn)路板厚度有0.5mm、1mm、1.5mm、2mm等。epa控制器pcb板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) wprotel 99 se是protel電路設(shè)計(jì)軟件系列比較成熟的版本之一，它提供了一系列的電路設(shè)計(jì)工具、優(yōu)秀的文件管理系統(tǒng)，以及客戶(hù)/服務(wù)器電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)試驗(yàn)板上的最高信號(hào)頻率為50mhz

11、，所以涉及到了高速板的設(shè)計(jì)問(wèn)題。 epa控制器核心板pcb圖 epa控制器通信底板pcb圖di/do板卡pcb圖 w在核心板上，電源芯片和cyclone器件放在板的正面，sdram和flash放到了板的背面；通信底板最終是要固定在鋁盒之中，所以通信底板的背面沒(méi)有放置原件。在核心板背面覆地，通信底板的正面和背面均覆地，信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)線(xiàn)寬選擇為0.254mm和0.1778mm，安全線(xiàn)距最小為0.1778mm。wdi/do板卡是連接在通信底板上的拓展板，在通信地板上設(shè)計(jì)了與拓展板接口的標(biāo)準(zhǔn)的pci接口，所以在di/do板卡的設(shè)計(jì)上也是采用的標(biāo)準(zhǔn)的pci接口。di/do板卡內(nèi)層是地線(xiàn)層和電源層，線(xiàn)寬0.20.3mm；信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)設(shè)計(jì)到了第一層和第四層，線(xiàn)寬選擇0.381mm，線(xiàn)距最小為0.254mm。第一層和第四層布線(xiàn)時(shí)，基本上按照水平和垂直布線(xiàn)交叉進(jìn)行。w所有板卡的設(shè)計(jì)中注重了對(duì)ic電源的處理，保證了每個(gè)ic的電源管腳都有一個(gè)0.1uf的去耦電容。所有板卡均使用排阻做為上拉或下拉電阻。排阻的公共端接電源或地線(xiàn)，在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果排阻值較大則通過(guò)公共端耦合引起誤動(dòng)作。排阻值較小則增加系統(tǒng)功耗。排阻阻值要慎選，公共端接線(xiàn)或電源線(xiàn)要粗，本設(shè)計(jì)選用了10k的排阻。w系統(tǒng)布局布線(xiàn)完成后，還要對(duì)pcb板進(jìn)行檢查和復(fù)查。檢查的項(xiàng)目有間距（cleara