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標(biāo)題: PCB工程師需要注意的地方[轉(zhuǎn)帖] [打印本頁]

作者: fenghaili 時(shí)間: 2009-6-25 19:24
標(biāo)題: PCB工程師需要注意的地方[轉(zhuǎn)帖]
較多的PCB工程師,他們經(jīng)常畫電腦主板,對(duì)Allegro等優(yōu)秀的工
具非常的熟練,但是,非常可惜的是,他們居然很少知道如何進(jìn)行阻抗
控制,如何使用工具進(jìn)行信號(hào)完整性分析.如何使用IBIS 模型我覺得
真正的PCB 高手應(yīng)該還是信號(hào)完整性專家,而不僅僅停留在連連線,
過過孔的基礎(chǔ)上對(duì)布通一塊板子容易，布好一塊好難。
小資料
對(duì)于電源、地的層數(shù)以及信號(hào)層數(shù)確定后，它們之間的相對(duì)排布
位置是每一個(gè)PCB 工程師都不能回避的話題；
單板層的排布一般原則：
元件面下面（第二層）為地平面，提供器件屏蔽層以及為頂層布
線提供參考平面；
所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰；
盡量避免兩信號(hào)層直接相鄰；s
主電源盡可能與其對(duì)應(yīng)地相鄰；
兼顧層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱。
對(duì)于母板的層排布，現(xiàn)有母板很難控制平行長(zhǎng)距離布線，對(duì)于板
級(jí)工作頻率在50MHZ 以上的（50MHZ 以下的情況可參照，適當(dāng)放寬），
建議排布原則：
元件面、焊接面為完整的地平面（屏蔽）；
無相鄰平行布線層；
所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰；
關(guān)鍵信號(hào)與地層相鄰，不跨分割區(qū)。
注：具體PCB 的層的設(shè)置時(shí)，要對(duì)以上原則進(jìn)行靈活掌握，在領(lǐng)
會(huì)以上原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際單板的需求，如：是否需要一關(guān)鍵布
線層、電源、地平面的分割情況等，確定層的排布，切忌生搬硬套，
或摳住一點(diǎn)不放。
以下為單板層的排布的具體探討：
* 四層板，優(yōu)選方案1，可用方案3
方案電源層數(shù)地層數(shù)信號(hào)層數(shù) 1 2 3 4
1 1 1 2 S G P S
2 1 2 2 G S S P
3 1 1 2 S P G S

方案1 此方案四層PCB 的主選層設(shè)置方案，在元件面下有一地平
面，關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)選布TOP 層；至于層厚設(shè)置，有以下建議：
滿足阻抗控制芯板（GND 到POWER）不宜過厚，以降低電源、地
平面的分布阻抗；保證電源平面的去藕效果；為了達(dá)到一定的屏蔽效
果，有人試圖把電源、地平面放在TOP、BOTTOM 層，即采用方案2：
此方案為了達(dá)到想要的屏蔽效果，至少存在以下缺陷：
電源、地相距過遠(yuǎn)，電源平面阻抗較大
電源、地平面由于元件焊盤等影響，極不完整
由于參考面不完整，信號(hào)阻抗不連續(xù)
實(shí)際上，由于大量采用表貼器件，對(duì)于器件越來越密的情況下，
本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參考平面，預(yù)期的屏蔽效果很
難實(shí)現(xiàn)；方案2 使用范圍有限。但在個(gè)別單板中，方案2 不失為最佳
層設(shè)置方案。
以下為方案2 使用案例；
案例（特例）：設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)了以下情況：
A 、整板無電源平面，只有GND、PGND 各占一個(gè)平面；
B 、整板走線簡(jiǎn)單，但作為接口濾波板，布線的輻射必須關(guān)
注；
C 、該板貼片元件較少，多數(shù)為插件。
分析：
１、由于該板無電源平面，電源平面阻抗問題也就不存
在了；
２、由于貼片元件少（單面布局），若表層做平面層，
內(nèi)層走線，參考平面的完整性基本得到保證，而且第二層可鋪銅保證
少量頂層走線的參考平面；
３、作為接口濾波板，PCB 布線的輻射必須關(guān)注，若內(nèi)
層走線，表層為GND、PGND，走線得到很好的屏蔽，傳輸線的輻射得
到控制；
鑒于以上原因，在本板的層的排布時(shí)，決定采用方案2，即：GND、
S1、S2、PGND，由于表層仍有少量短走線，而底層則為完整的地平面，
我們?cè)赟1 布線層鋪銅，保證了表層走線的參考平面；五塊接口濾波
板中，出于以上同樣的分析，設(shè)計(jì)人員決定采用方案2，同樣不失為
層的設(shè)置經(jīng)典。
列舉以上特例，就是要告訴大家，要領(lǐng)會(huì)層的排布原則，而非機(jī)
械照搬。
方案 3：此方案同方案1 類似，適用于主要器件在BOTTOM 布局
或關(guān)鍵信號(hào)底層布線的情況；一般情況下，限制使用此方案；
* 六層板：優(yōu)選方案3，可用方案1，備用方案2、4 對(duì)于六層板，
優(yōu)先考慮方案3，優(yōu)選布線層S2，其次S3、S1。主電源及其對(duì)應(yīng)的
地布在4、5 層，層厚設(shè)置時(shí)，增大S2-P 之間的間距，縮小P-G2 之
間的間距（相應(yīng)縮小G1-S2 層之間的間距），以減小電源平面的阻抗，
減少電源對(duì)S2 的影響；
在成本要求較高的時(shí)候，可采用方案1，優(yōu)選布線層S1、S2，其
次S3、S4，與方案1 相比，方案2 保證了電源、地平面相鄰，減少
電源阻抗，但S1、S2、S3、S4 全部裸露在外，只有S2 才有較好的參
考平面；
對(duì)于局部、少量信號(hào)要求較高的場(chǎng)合，方案4 比方案3 更適合，
它能提供極佳的布線層S2。
* 八層板：優(yōu)選方案2、3、可用方案1
對(duì)于單電源的情況下，方案2 比方案1 減少了相鄰布線層，增加
了主電源與對(duì)應(yīng)地相鄰，保證了所有信號(hào)層與地平面相鄰，代價(jià)是：
犧牲一布線層；對(duì)于雙電源的情況，推薦采用方案3，方案3 兼顧了
無相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱、主電源與地相鄰等優(yōu)點(diǎn)，但S4 應(yīng)減
少關(guān)鍵布線；方案4：無相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱，但電源平面阻
抗較高；應(yīng)適當(dāng)加大3-4、5-6，縮小2-3、6-7 之間層間距；
方案 5：與方案4 相比，保證了電源、地平面相鄰；但S2、S3
相鄰，S4 以P2 作參考平面；對(duì)于底層關(guān)鍵布線較少以及S2、S3 之
間的線
間竄擾能控制的情況下此方案可以考慮；
* 十層板：推薦方案2、3、可用方案1、4
方案 3：擴(kuò)大3-4 與7-8 各自間距，縮小5-6 間距，主電源及其
對(duì)應(yīng)地應(yīng)置于6、7 層；優(yōu)選布線層S2、S3、S4，其次S1、S5；本方
案適合信號(hào)布線要求相差不大的場(chǎng)合，兼顧了性能、成本；推薦大家
使用；但需注意避免S2、S3 之間平行、長(zhǎng)距離布線；
方案 4：EMC 效果極佳，但與方案3 比，犧牲一布線層；在成本
要求不高、EMC 指標(biāo)要求較高、且必須雙電源層的關(guān)鍵單板，建議采
用此種方案；優(yōu)選布線層S2、S3,對(duì)于單電源層的情況，首先考慮方
案2，其次考慮方案1。方案1 具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，但相鄰布線過
多，平行長(zhǎng)線難以控制；
* 十二層板：推薦方案2、3，可用方案1、4、備用方案5
以上方案中，方案2、4 具有極好的EMC 性能，方案1、3 具有較
佳的性價(jià)比；
對(duì)于 14 層及以上層數(shù)的單板，由于其組合情況的多樣性，這里
不再一一列舉。大家可按照以上排布原則，根據(jù)實(shí)際情況具體分析。
以上層排布作為一般原則，僅供參考，具體設(shè)計(jì)過程中大家可根
據(jù)需要的電源層數(shù)、布線層數(shù)、特殊布線要求信號(hào)的數(shù)量、比例以及
電源、地的分割情況，結(jié)合以上排布原則靈活掌握
6 層板以后的各個(gè)方案在哪?
6 層和8 層來了
* 六層板，優(yōu)選方案3，可用方案1，備用方案2、4
方案電源地信號(hào) 1 2 3 4 5 6
1 1 1 4 S1 G S2 S3 P S4
2 1 1 4 S1 S2 G P S3 S4
3 1 2 3 S1 G1 S2 G2 P S3
4 1 2 3 S1 G1 S2 G2 P S3
* 八層板：優(yōu)選方案2、3、可用方案1
方案電源地信號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8
1 1 2 5 S1 G1 S2 S3 P S4 G2 S5
2 1 3 4 S1 G1 S2 G2 P S3 G3 S4
3 2 2 4 S1 G1 S2 P1 G2 S3 P2 S4
4 2 2 4 S1 G1 S2 P1 P2 S3 G3 S4
5 2 2 4 S1 G1 P1 S2 S3 G2 P2 S4
EMC 問題
在布板的時(shí)候還應(yīng)該注意EMC 的抑制哦！！這很不好把握，分布
電容隨時(shí)存在！！
如何接地!
PCB 設(shè)計(jì)原本就要考慮很多的因素,不同的環(huán)境需要考慮不同的
因素.另外,我不是PCB 工程師,經(jīng)驗(yàn)并不豐富))
地的分割與匯接
接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備EMC 性能的重要手段之一。
正確的接地既能提高產(chǎn)品抑制電磁干擾的能力，又能減少產(chǎn)品對(duì)外的
EMI 發(fā)射。
接地的含義
電子設(shè)備的“地”通常有兩種含義：一種是“大地”（安全地），
另一種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”（信號(hào)地）。接地就是指在系統(tǒng)與某個(gè)電位基
準(zhǔn)面之間建立低阻的導(dǎo)電通路。“接大地”就是以地球的電位為基準(zhǔn)，
并以大地作為零電位，把電子設(shè)備的金屬外殼、電路基準(zhǔn)點(diǎn)與大地相
連接。
把接地平面與大地連接，往往是出于以下考慮：
A 、提高設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；
B 、靜電泄放；
C 、為*作人員提供安全保障。
接地的目的
A 、安全考慮，即保護(hù)接地；
B 、為信號(hào)電壓提供一個(gè)穩(wěn)定的零電位參考點(diǎn)（信號(hào)地或系統(tǒng)地）；
C 、屏蔽接地。
基本的接地方式
電子設(shè)備中有三種基本的接地方式：?jiǎn)吸c(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、浮
地。
單點(diǎn)接地
單點(diǎn)接地是整個(gè)系統(tǒng)中，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，
其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都連接到這一點(diǎn)上。
單點(diǎn)接地適用于頻率較低的電路中（1MHZ 以下）。若系統(tǒng)的工作
頻率很高，以致工作波長(zhǎng)與系統(tǒng)接地引線的長(zhǎng)度可比擬時(shí)，單點(diǎn)接地
方式就有問題了。當(dāng)?shù)鼐€的長(zhǎng)度接近于1/4 波長(zhǎng)時(shí)，它就象一根終端
短路的傳輸線，地線的電流、電壓呈駐波分布，地線變成了輻射天線，
而不能起到“地”的作用。
為了減少接地阻抗，避免輻射，地線的長(zhǎng)度應(yīng)小于1/20 波長(zhǎng)。
在電源電路的處理上，一般可以考慮單點(diǎn)接地。對(duì)于大量采用的數(shù)字
電路的PCB，由于其含有豐富的高次諧波，一般不建議采用單點(diǎn)接地
方式。
多點(diǎn)接地
多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平
面上，以使接地引線的長(zhǎng)度最短。
多點(diǎn)接地電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著
減少，適用于工作頻率較高的（>10MHZ）場(chǎng)合。但多點(diǎn)接地可能會(huì)導(dǎo)
致設(shè)備內(nèi)部形成許多接地環(huán)路，從而降低設(shè)備對(duì)外界電磁場(chǎng)的抵御能
力。在多點(diǎn)接地的情況下，要注意地環(huán)路問題，尤其是不同的模塊、
設(shè)備之間組網(wǎng)時(shí)。地線回路導(dǎo)致的電磁干擾：
理想地線應(yīng)是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體。但實(shí)際的地線本
身既有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)有電流通過該地線時(shí)，就要產(chǎn)生電
壓降。地線會(huì)與其他連線（信號(hào)、電源線等）構(gòu)成回路，當(dāng)時(shí)變電磁
場(chǎng)耦合到該回路時(shí)，就在地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并由地回路耦合
到負(fù)載，構(gòu)成潛在的EMI 威脅。
浮地
浮地是指設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。
由于浮地自身的一些弱點(diǎn)，不太適合一般的大系統(tǒng)中，其接地方
式很少采用
關(guān)于接地方式的一般選取原則：
對(duì)于給定的設(shè)備或系統(tǒng)，在所關(guān)心的最高頻率（對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為）入
上，當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度L〉入，則視為高頻電路，反之，則視為低頻電
路。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則，對(duì)于低于1MHZ 的電路，采用單點(diǎn)接地較好；對(duì)
于高于10MHZ，則采用多點(diǎn)接地為佳。對(duì)于介于兩者之間的頻率而言，
只要最長(zhǎng)傳輸線的長(zhǎng)度L 小于/20 入，則可采用單點(diǎn)接地以避免公
共阻抗耦合。
對(duì)于接地的一般選取原則如下：
（1）低頻電路（<1MHZ），建議采用單點(diǎn)接地；
（2）高頻電路（>10MHZ），建議采用多點(diǎn)接地；
（3）高低頻混合電路，混合接地

作者: qupeng2008 時(shí)間: 2009-6-26 01:06
LZ的帖子不錯(cuò)，不過很多東西要看公司實(shí)際生產(chǎn)取舍

作者: dw4736 時(shí)間: 2009-6-30 00:14
不錯(cuò)，，，，down來看看

作者: weiiew_00 時(shí)間: 2010-6-2 21:40
哎大公司分工過細(xì) simulation的不layout， layout的不simulation，整天一屁股活干，業(yè)余時(shí)間又懶，想學(xué)好基本很難！

作者: westlife_0829 時(shí)間: 2010-6-24 23:18
哎大公司分工過細(xì) simulation的不layout， layout的不simulation，整天一屁股活干，業(yè)余時(shí)間又懶，想學(xué)好基本很難！

作者: Leisure 時(shí)間: 2010-6-27 20:58
哈哈 ~~

作者: pcbkey 時(shí)間: 2015-2-4 17:50
支持一下

歡迎光臨電子工程網(wǎng) (http://m.qingdxww.cn/)