(一) 畫好原理圖很多工程師都覺得layout工作更重要一些,原理圖就是為了生成網表方便PCB做檢查用的。其實,在后續(xù)電路調試過程中原理圖的作用會更大一些。無論是查找問題還是和同事交流,還是原理圖更直觀更方便。另外養(yǎng)成在原理圖中做標注的習慣,把各部分電路在layout的時候要注意到的問題標注在原理圖上,對自己或者對別人都是一個很好的提醒。層次化原理圖,把不同功能不同模塊的電路分成不同的頁,這樣無論是讀圖還是以后重復使用都能明顯的減少工作量。使用成熟的設計總是要比設計新電路的風險小。每次看到把所有電路都放在一張圖紙上,一片密密麻麻的器件,腦袋就能大一圈。(二) 好好進行電路布局心急的工程師畫完原理圖,把網表導入PCB后就迫不及待的把器件放好,開始拉線。其實一個好的PCB布局能讓你后面的拉線工作變得簡單,讓你的PCB工作的更好。每一塊板子都會有一個信號路徑,PCB布局也應該盡量遵循這個信號路徑,讓信號在板子上可以順暢的傳輸,人們都不喜歡走迷宮,信號也一樣。如果原理圖是按照模塊設計的,PCB也一樣可以。按照不同的功能模塊可以把板子劃分為若干區(qū)域。模擬數字分開,電源信號分開,發(fā)熱器件和易感器件分開,體積較大的器件不要太靠近板邊,注意射頻信號的屏蔽等等……多花一分的時間去優(yōu)化PCB的布局,就能在拉線的時候節(jié)省更多的時間。
從IC芯片的發(fā)展及封裝形式來看,芯片體積越來越小、引腳數越來越多;同時,由于近年來IC工藝的發(fā)展,使得其速度也越來越高。這就帶來了一個問題,即電子設計的體積減小導致電路的布局布線密度變大,而同時信號的頻率還在提高,從而使得如何處理高速信號問題成為一個設計能否成功的關鍵因素。隨著電子系統中邏輯復雜度和時鐘頻率的迅速提高,信號邊沿不斷變陡,印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統電氣性能的影響也越發(fā)重要。對于低頻設計,線跡互連和板層的影響可以不考慮,但當頻率超過50 MHz時,互連關系必須考慮,而在*定系統性能時還必須考慮印刷電路板板材的電參數。因此,高速系統的設計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串擾、傳輸線效應等信號完整性(Signal Integrity,SI)問題。當硬件工作頻率增高后,每一根布線網絡上的傳輸線都可能成為發(fā)射天線,對其他電子設備產生電磁輻射或與其他設備相互干擾,從而使硬件時序邏輯產生混亂。電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)的標準提出了解決硬件實際布線網絡可能產生的電磁輻射干擾以及本身抵抗外部電磁干擾的基本要求。1 高速數字電路設計的幾個基本概念在高速數字電路中,由于串擾、反射、過沖、振蕩、地彈、偏移等信號完整性問題,本來在低速電路中無需考慮的因素在這里就顯得格外重要;另外,隨著現有電氣系統耦合結構越來越復雜,電磁兼容性也變成了一個不能不考慮的問題。要解決高速電路設計的問題,首先需要真正明白高速信號的概念。高速不是就頻率的高低來說的,而是由信號的邊沿速度決定的,一般認為上升時間小于4倍信號傳輸延遲時可視為高速信號。即使在工作頻率不高的系統中,也會出現信號完整性的問題。這是由于隨著集成電路工藝的提高,所用器件I/O端口的信號邊沿比以前更陡更快,因此在工作時鐘不高的情況下也屬于高速器件,隨之帶來了信號完整性的種種問題。
專業(yè)SMT焊接一個布局是否合理沒有判斷標準,可以采用一些相對簡單的標準來判斷布局的優(yōu)劣。最常用的標準就是使飛線總長度盡可能短。SMT焊接一般來說,飛線總長度越短,意味著布線總長度也是越短(注意:這只是相對于大多數情況是正確的,并不是完全正確);走線越短,走線所占據的印制板面積也就越小,布通率越高。在走線盡可能短的同時,還必須考慮布線密度的問題。如何布局才能使飛線總長度最短并且保證布局密度不至于過高而不能實現是個很復雜的問題。因為,調整布局就是調整封裝的放置位置,一個封裝的焊盤往往和幾個甚至幾十個網絡同時相關聯,減小一個網絡飛線長度可能會增長另一個網絡的飛線長度。如何能夠調整封裝的位置到最佳點實在給不出太實用的標準,實際操作時,主要依靠設計者的經驗觀查屏幕顯示的飛線是否簡捷、有序和計算出的總長度是否最短。飛線是手工布局和布線的主要參考標準,手工調整布局時盡量使飛線走最短路徑,手工布線時常常按照飛線指示的路徑連接各個焊盤。Protel的飛線優(yōu)化算法可以有效地解決飛線連接的最短路徑問題。飛線的連接策略Protel提供了兩種飛線連接方式供使用者選擇:順序飛線和最短樹飛線。在布線參數設置中的飛線模式頁可以設置飛線連接策略,應該選擇最短樹策略。動態(tài)飛線在有關飛線顯示和控制一節(jié)中已經講到: 執(zhí)行顯示網絡飛線、顯示封裝飛線和顯示全部飛線命令之一后飛線顯示開關打開,執(zhí)行隱含全部飛線命令后飛線顯示開關關閉。
相信對做硬件的工程師,畢業(yè)開始進公司時,在設計PCB時,老工程師都會對他說,PCB走線不要走直角,走線一定要短,電容一定要就近擺放等等。但是一開始我們可能都不了解為什么這樣做,就憑他們的幾句經驗對我們來說是遠遠不夠的哦,當然如果你沒有注意這些細節(jié)問題,今后又犯了,可能又會被他們罵,“都說了多少遍了電容一定要就近擺放,放遠了起不到效果等等”,往往經驗告訴我們其實那些老工程師也是只有一部分人才真正掌握其中的奧妙,我們一開始不會也不用難過,多看看資料很快就能掌握的。直到被罵好幾次后我們回去找相關資料,為什么設計PCB電容要就近擺放呢,等看了資料后就能了解一些,可是網上的資料很雜散,很少能找到一個很全方面講解的。下面這些內容是我轉載的一篇關于電容去耦半徑的講解,相信你看了之后可以很牛x的回答和避免類似問題的發(fā)生。老師問: 為什么去耦電容就近擺放呢?學生答: 因為它有有效半徑哦,放的遠了失效的。電容去耦的一個重要問題是電容的去耦半徑。大多數資料中都會提到電容擺放要盡量靠近芯片,多數資料都是從減小回路電感的角度來談這個擺放距離問題。確實,減小電感是一個重要原因,但是還有一個重要的原因大多數資料都沒有提及,那就是電容去耦半徑問題。如果電容擺放離芯片過遠,超出了它的去耦半徑,電容將失去它的去耦的作用。理解去耦半徑最好的辦法就是考察噪聲源和電容補償電流之間的相位關系。當芯片對電流的需求發(fā)生變化時,會在電源平面的一個很小的局部區(qū)域內產生電壓擾動,電容要補償這一電流(或電壓),就必須先感知到這個電壓擾動。信號在介質中傳播需要一定的時間,因此從發(fā)生局部電壓擾動到電容感知到這一擾動之間有一個時間延遲。同樣,電容的補償電流到達擾動區(qū)也需要一個延遲。因此必然造成噪聲源和電容補償電流之間的相位上的不一致。