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1、PCB设计 9 点注意事项随着人们对电子产品的要求越来越高， 对电子产品的设计的要求也随之高涨。本文总结了在 PCB设计中包括电源、过孔在内的一些主要的主要事项，以供大家讨论参考。1、数字电路与模拟电路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。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上噪音干扰。数字电路频率高，模拟电路敏感度强，对信号线来说，高频信号线尽可能远离敏感模拟电路器件，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、模共地问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开它们之间互不相连，只是在P
2、CB与外界连接接口处（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，这由系统设计来决定。2、电源、地线处理既使在整个 PCB板中布线完成得都很好， 但由于电源、 地线考虑不周到而引起干扰，会使产品性能下降， 有时甚至影响到产品成功率。所以对电、 地线布线要认真对待，把电、地线所产生噪音干扰降到最低限度，以保证产品质量。对每个从事电子产品设计工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生原因， 现只对降低式抑制噪音作以表述：众所周知是在电源、地线之间加上去耦电容。尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们关系是：地线电源线信号线， 通常信号线宽为： 0
3、.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 PCB可用宽地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用 ( 模拟电路地不能这样使用 ) 用大面积铜层作地线用 , 在印制板上把没被用上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。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完整性。4、大面积导体中连接腿处理在大面积接地（
4、电）中，常用元器件腿与其连接，对连接腿处理需要进行综合考虑，就电气性能而言，元件腿焊盘与铜面满接为好，但对元件焊接装配就存在一些不良隐患如：焊接需要大功率加热器。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可能性大大减少。多层板接电（地）层腿处理相同。5、布线中网络系统作用在许多 CAD系统中，布线是依据网络系统决定。网格过密，通路虽然有所增名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
5、整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 加，但步进太小，图场数据量过大，这必然对设备存贮空间有更高要求，同时也对象计算机类电子产品运算速度有极大影响。而有些通路是无效，如被元件腿焊盘占用或被安装孔、定们孔所占用等。网格过疏，通路太少对布通率影响极大。所以要有一个疏密合理网格系统来支持布线进行。标准元器件两腿之间距离为0.1 英寸(2.54mm), 所以网格系统基础一般就定为 0.1 英寸(2.54 mm) 或小于 0.1 英寸整倍数，如： 0.05 英寸、0.025 英寸、0.02英寸等。6、设计规则检查（ DRC ）布线设计完成后，需认真
6、检查布线设计是否符合设计者所制定规则，同时也需确认所制定规则是否符合印制板生产工艺需求，一般检查有如下几个方面：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距离是否合理，是否满足生产要求。电源线和地线宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低波阻抗）？在PCB中是否还有能让地线加宽地方。对于关键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。模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立地线。后加在 PCB中图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。对一些不理想线形进行修改。在 PCB上是否加有工艺线， 阻焊是否符合生产工艺要求， 阻焊尺寸是否合适，
7、字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。多层板中电源地层外框边缘是否缩小，如电源地层铜箔露出板外容易造成短路。7、过孔寄生电容过孔本身存在着对地寄生电容，如果已知过孔在铺地层上隔离孔直径为D2,过孔焊盘直径为 D1,PCB 板厚度为 T,板基材介电常数为 , 则过孔寄生电容大小近似于：C=1.41TD1/(D2-D1) 过孔寄生电容会给电路造成主要影响是延长了信号上升时间，降低了电路速度。举例来说，对于一块厚度为50MilPCB板，如果使用内径为10Mil ，焊盘直径为 20Mil 过孔，焊盘与地铺铜区距离为32Mil, 则我们可以通过上面公式近似算出过孔寄生电容大致是： C=1.41x
8、4.4x0.050 x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF，这部分电容引起上升时间变化量为：T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。 从这些数值可以看出， 尽管单个过孔寄生电容引起上升延变缓效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间切换，设计者还是要慎重考虑。8、高速 PCB中过孔设计通过上面对过孔寄生特性分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单过孔往往也会给电路设计带来很大负面效应。为了减小过孔寄生效应带来不利影响，在设计中可以尽量做到：a、从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸过孔大小。比如对6-10 层内
9、存模块 PCB设计来说，选用 10/20Mil （钻孔 / 焊盘）过孔较好，对于一些高密度小尺寸板子，也可以尝试使用8/18Mil过孔。目前技术条件下，很难使用更小尺寸过孔了。对于电源或地线过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - b、 上面讨论两个公式可以得出， 使用较薄 PCB板有利于减小过孔两种寄生参数。c、PCB 板上信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要过孔。d、电
10、源和地管脚要就近打过孔， 过孔和管脚之间引线越短越好，因为它们会导致电感增加。同时电源和地引线要尽可能粗，以减少阻抗。e、在信号换层过孔附近放置一些接地过孔，以便为信号提供最近回路。 甚至可以在 PCB板上大量放置一些多余接地过孔。当然，在设计时还需要灵活多变。前面讨论过孔模型是每层均有焊盘情况，也有时候，我们可以将某些层焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大情况下，可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路断槽，解决这样问题除了移动过孔位置，我们还可以考虑将过孔在该铺铜层焊盘尺寸减小。9、过孔寄生电感同样，过孔存在寄生电容同时也存在着寄生电感，在高速数字电路设计中，过孔寄生电感带来危害往往大于寄生
11、电容影响。它寄生串联电感会削弱旁路电容贡献，减弱整个电源系统滤波效用。我们可以用下面公式来简单地计算一个过孔近似寄生电感：L=5.08hln(4h/d) 1 其中 L 指过孔电感， h 是过孔长度， d 是中心钻孔直径。从式中可以看出，过孔直径对电感影响较小，而对电感影响最大是过孔长度。仍然采用上面例子，可以计算出过孔电感为：L=5.08x0.050ln(4x0.050/0.010) 1=1.015nH 。如果信号上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：XL=L/T10-90=3.19 。这样阻抗在有高频电流通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层时候需要通过两个过孔，这样过孔寄生电感就会成倍增加。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -