北京廠家貼片SMT隨著PCB設計復雜度的逐步提高，對于信號完整性的分析除了反射，串擾以及EMI之外，廠家貼片SMT穩(wěn)定可靠的電源供應也成為設計者們重點研究的方向之一。尤其當開關器件數目不斷增加，核心電壓不斷減小的時候，電源的波動往往會給系統(tǒng)帶來致命的影響，于是人們提出了新的名詞：電源完整性，簡稱PI(powerintegrity)。當今國際市場上，IC設計比較發(fā)達，但電源完整性設計還是一個薄弱的環(huán)節(jié)。因此本文提出了PCB板中電源完整性問題的產生，分析了影響電源完整性的因素并提出了解決PCB板中電源完整性問題的優(yōu)化方法與經驗設計，具有較強的理論分析與實際工程應用價值。二、電源噪聲的起因及分析對于電源噪聲的起因我們通過一個與非門電路圖進行分析。圖1中的電路圖為一個三輸入與非門的結構圖，因為與非門屬于數字器件，它是通過“1”和“0”電平的切換來工作的。隨著IC技術的不斷提高，數字器件的切換速度也越來越快，這就引進了更多的高頻分量，同時回路中的電感在高頻下就很容易引起電源波動。如在圖1中，當與非門輸入全為高電平時，電路中的三極管導通，電路瞬間短路，電源向電容充電，同時流入地線。此時由于電源線和地線上存在寄生電感，我們由公式V=LdI/dt可知，這將在電源線和地線上產生電壓波動，如圖2中所示的電平上升沿所引入的ΔI噪聲。當與非門輸入為低電平時，此時電容放電，將在地線上產生較大的ΔI噪聲;而電源此時只有電路的瞬間短路所引起的電流突變，由于不存在向電容充電而使電流突變相對于上升沿來說要小。從對與非門的電路進行分析我們知道，造成電源不穩(wěn)定的根源主要在于兩個方面：一是器件高速開關狀態(tài)下，瞬態(tài)的交變電流過大;

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。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。

PCB設計是一個細致的工作，需要的就是細心和耐心。剛開始做設計的新手經常犯的錯誤就是一些細節(jié)錯誤。器件管腳弄錯了，器件封裝用錯了，管腳順序畫反了等等，有些可以通過飛線來解決，有些可能就讓一塊板子直接變成了廢品。畫封裝的時候多檢查一遍，投板之前把封裝打印出來和實際器件比一下，多看一眼，多檢查一遍不是強迫癥，只是讓這些容易犯的低級錯誤盡量避免。否則設計的再好看的板子，上面布滿飛線，也就遠談不上優(yōu)秀了。(二) 學會設置規(guī)則其實現在不光高級的PCB設計軟件需要設置布線規(guī)則，一些簡單易用的PCB工具同樣可以進行規(guī)則設置。人腦畢竟不是機器，那就難免會有疏忽有失誤。所以把一些容易忽略的問題設置到規(guī)則里面，讓電腦幫助我們檢查，盡量避免犯一些低級錯誤。另外，完善的規(guī)則設置能更好的規(guī)范后面的工作。所謂磨刀不誤砍柴工，板子的規(guī)模越復雜規(guī)則設置的重要性越突出?，F在很多EDA工具都有自動布線功能，如果規(guī)則設置足夠詳細，讓工具自己幫你去設計，你在一旁喝杯咖啡，不是更愜意的事情嗎?(三) 為別人考慮的越多，自己的工作越少在進行PCB設計的時候，盡量多考慮一些最終使用者的需求。比如，如果設計的是一塊開發(fā)板，那么在進行PCB設計的時候就要考慮放置更多的絲印信息，這樣在使用的時候會更方便，不用來回的查找原理圖或者找設計人員支持了。如果設計的是一個量產產品，那么就要更多的考慮到生產線上會遇到的問題，同類型的器件盡量方向一致，器件間距是否合適，板子的工藝邊寬度等等。這些問題考慮的越早，越不會影響后面的設計，也可以減少后面支持的工作量和改板的次數。看上去開始設計上用的時間增加了，實際上是減少了自己后續(xù)的工作量。在板子空間信號允許的情況下，盡量放置更多的測試點，提高板子的可測性，這樣在后續(xù)調試階段同樣能節(jié)省更多的時間，給發(fā)現問題提供更多的思路。

這里主要是說了從PCB設計封裝來解析選擇元件的技巧。元件的封裝包含很多信息，包含元件的尺寸，特別是引腳的相對位置關系，還有元件的焊盤類型。當然我們根據元件封裝選擇元件時還有一個要注意的地方是要考慮元件的外形尺寸。引腳位置關系：主要是指我們需要將實際的元件的引腳和PCB元件的封裝的尺寸對應起來。我們選擇不同的元件，雖然功能相同，但是元件的封裝很可能不一樣。我們需要保證PCB焊盤尺寸位置正確才能保證元件能正確焊接。焊盤的選擇：這個是我們需要考慮的比較多的地方。首先包括焊盤的類型。其類型包括兩種，一是電鍍通孔，一種是表貼類型。我們需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等因數。從制造角度看，表貼器件通常要比通孔器件便宜，而且一般可用性較高。對于我們一般設計來說，我們選擇表貼元件，不僅方便手工焊接，而且有利于查錯和調試過程中更好的連接焊盤和信號。其次我們還應該注意焊盤的位置。因為不同的位置，就代表元件實際當中不同的位置。我們如果不合理安排焊盤的位置，很有可能就會出現一個區(qū)域元件過密，而另外一個區(qū)域元件很稀疏的情況，當然情況更糟糕的是由于焊盤位置過近，導致元件之間空隙過小而無法焊接，下面就是我失敗的一個例子，我在一個光耦開關旁邊開了通孔，但是由于它們的位置過近，導致光耦開關焊接上去以后，通孔無法再放置螺絲了。另外一種情況就是我們要考慮焊盤如何焊接。在實際過程中我們常按一個特定的方向排列焊盤，焊接起來比較方便。元件的外形尺寸：在實際應用當中，一些元件(如有極性電容)可能有高度凈空限制，所以我們需要在元件選擇過程中加以考慮。我們在最初開始設計時，可以先畫一個基本的電路板外框形狀，然后放置上一些計劃要使用的大型或位置關鍵元件(如連接器)。這樣，就能直觀快速地看到(沒有布線的)電路板虛擬透視圖，并給出相對精確的電路板和元器件的相對定位和元件高度。這將有助于確保PCB經過裝配后元件能合適地放進外包裝(塑料制品、機箱、機框等)內。當然我們還可以從工具菜單中調用三維預覽模式瀏覽整塊電路板。對于元件的選擇，除了要依據設計要求外，還要選擇正規(guī)廠家所生產的產品，這樣才能保證實現你的設計目標。

一個高明的CAD工程師需要做的是：如何綜合考慮各方意見，達到最佳結合點。以下為EDADOC專家根據個人在通訊產品PCB設計的多年經驗，所總結出來的層疊設計參考，與大家共享。 PCB層疊設計基本原則 CAD工程師在完成布局(或預布局)后，重點對本板的布線瓶徑處進行分析，再結合EDA軟件關于布線密度(PIN/RAT)的報告參數、綜合本板諸如差分線、敏感信號線、特殊拓撲結構等有特殊布線要求的信號數量、種類確定布線層數;再根據單板的電源、地的種類、分布、有特殊布線需求的信號層數，綜合單板的性能指標要求與成本承受能力，確定單板的電源、地的層數以及它們與信號層的相對排布位置。單板層的排布一般原則：A)與元件面相鄰的層為地平面，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供回流平面;B)所有信號層盡可能與地平面相鄰(確保關鍵信號層與地平面相鄰);C)主電源盡可能與其對應地相鄰;D)盡量避免兩信號層直接相鄰;