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【技术分享】电子产品的PCB设计要点

日期:2019-12-11 作者:润欣科技创研社 返回列表

引言


随着电子产品的不断发展,对产品的要求越来越高,不仅要求产品性能好而且要求产品的美观性,便捷性。这对于产品设计者来说,就转化为PCB的尺寸越来越小,器件密度越来越高,PCB的设计难度也越来越高,怎样在有限的时间内实现优秀的PCB设计呢?本文就来谈谈一款优秀的PCB设计的要点。


PCB设计—前期准备


卧龙影视在着手PCB layout工作之前,一定要清楚的做到以下几点:


1. 画好原理图


卧龙影视熟读主芯片的数据手册,清楚各管脚的功能及电气特性是画好原理图的基础。好的原理图在后续调试电路时更便于工程师工作,所以我们要养成在原理图上做标注的习惯,把在layout设计中应注意的问题标注在原理图上。在设计原理图的时候做到模块化,把不同功能,不同模块的电路整理划分在不同页,无论是读图还是重复使用都能明显减少工作量。


2.元器件封装库的准备


常见的阻容感封装,画图工具中都会自带标准的,我们只需检查我们所需的封装尺寸是否符合要求即可。其他的主芯片、外围的芯片及连接器的封装,我们就要根据资料里的封装尺寸自己建立,建立封装用的单位一定要和PCB设计用的设计单位一致,(mm/mil);减少因单位换算引起的设计误差。


3.评估PCB的叠层


卧龙影视根据所要求的PCB尺寸和设计走线的难易程度来评估PCB的叠层,综合制板成本和难度等各方面因素,选择最佳的层数及板层顺序。


卧龙影视就拿wifi芯片来说,片上系统集成度高,一个主芯片少则几十个管脚,多则上百个管脚,这时我们就要重点关注比如通讯总线、DDR总线等特殊信号线的种类和数量,整个PCB的布线密度,从而确定PCB的信号层的层数,然后根据电源的种类,隔离和抗干扰的要求来确定内电层的数目。常见的4层板的wifi产品各层之间的放置顺序为signal_1(top)--> GND(inner_1)—> POWER (inner_2)-- >Signal_2(Bottom) .TOP层用来放置元器件,inner_1为完整的地。


PCB设计—布局


布局的好坏直接会影响到PCB设计的工作效率,好的布局可以让后续的布线工作变得非常简单。前期准备工作中,我们已经生成了网络表且建好了元器件库,这时,我们只需要在PCB中导入网络表,所有的器件就会出现在PCB中。我们就可以遵循以下几个设计原则来布局元器件了:


1.元器件尽量布局在同一平面。


2.定位孔、连接器、螺丝孔等机械定位器件先按固定要求布局并确定位置,不能再移动。主芯片的位置也要优先确定好!


3.布局模块化


卧龙影视按照不同功能,不同电气特性把各元器件分区放好,模拟数字分开,电源信号分开,发热器件和易感器件分开,体积较大的器件不能靠边,射频信号的屏蔽等等。


4.电源部分电容布局:滤波电容的摆放规则是“先大后小”。在高速IC芯片的电源管脚,需要足够多的去耦电容,且要靠近芯片管脚摆放,否则就起不到去耦的作用。


5.通信总线布局:通信总线都有走线尽量直且短的要求,芯片与芯片之间的位置摆放关系。做到交叉走线最少。


6.RF布局:要求器件紧促摆放,发射链路器件和接收链路器件尽可能远离,远离敏感信号(比如晶体)减少干扰。天线与天线之间尽可能远距离摆放,满足最小隔离度。


卧龙影视7.布局要均衡,疏密有序。


卧龙影视最后,需要注意的是,在放置元器件时,要考虑生产安装及后续调试的可行性及便利性,在保证以上原则能实现的前提下,适当修改器件的摆放,同样的器件方向一致等。


PCB设计—布线


在基本完成元器件的布局后,就可以布线了。


卧龙影视1.确定禁布区,PCB板边≤40mil区域内,安装孔附近,禁止布线。


卧龙影视2.确定布线顺序及走线线宽:布线顺序应先电源线、再有特殊要求的信号线。地线线宽>电源线线宽>信号线线宽;电源线宽要尽可能的宽,通常情况下,电源线宽要≥2倍的载流线宽。常温下1A的电流建议走20mil线宽。信号线的最小线宽4mil。


3.特殊要求信号线走线:差分信号要成对走线,尽量平行靠近,并且长短相差不大,尽量少打孔。相同属性的总线要等长,且每对总线或差分对之间要有地保护。


4.每层信号线走线方向与相邻板层的走线方向要成垂直方向,且防止信号线在不同层之间形成自环。


5. 同一网络的布线宽度应保持一致,线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射。


6.晶体布线:晶体的输入输出布线尽量短,且晶体的地要直接打孔下主地。


7.RF链路布线:50Ω的阻抗匹配!RF走线尽量走在表层,短且直,敏感信号线远离RF链路;RF链路下有完整的地。RF链路要有2-3w的禁布区。


卧龙影视8.铺地: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。模拟地和数字地分开,低频电路的地采用单点并联接地,高频电路采用多点串联接地。


9.布线优化及DRC检查:保证布线连接关系及电气属性的正确性!


10.审核检查无误后就可以出gerber打板。

 

卧龙影视以上是PCB整个设计过程需准备及注意的要点。PCB设计是一个考验耐心的一件事,只要足够细心、充分考虑各方面因素,综合规则、后续可操作性等得出最优的设计方案,就可以设计出一款优秀的PCB产品。

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