【正文】 修改。 在 PCB 上是否加有工藝線？ 阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。 多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。 PCB 布線設(shè)計(jì)（一） 在當(dāng)今激烈競(jìng)爭(zhēng)的電池供電市場(chǎng)中，由于成本指標(biāo)限制，設(shè)計(jì)人員常常使用雙面板。盡管多層板 (4 層、 6 層及 8 層 )方案在尺寸、噪聲和性能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，成本壓力卻促使工程師們重新考慮其布線策略，采用雙面板。在本文中，我們將討論自動(dòng)布線功能的正確使用和錯(cuò)誤使用，有無(wú)地平面時(shí)電流回路的設(shè)計(jì)策略，以及對(duì)雙面板元件布局的建議。 自動(dòng)布線的優(yōu)缺點(diǎn)以及模擬電路布線的注意事項(xiàng) 設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，往往很想使用自動(dòng)布線。通常，純數(shù)字的電路板 (尤其信號(hào)電平比較低，電路密度比較小時(shí) )采用自動(dòng)布線是沒(méi)有問(wèn)題的。但是，在設(shè)計(jì)模擬、混合信號(hào)或高速電路板時(shí)，如果采用布線軟件的自動(dòng)布線工具，可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，甚至很可能帶來(lái)嚴(yán)重的電路性能問(wèn)題。 例如，圖 1 中顯示了一個(gè)采用自動(dòng)布線設(shè)計(jì)的雙面板的頂層。此雙面板的底層如圖 2 所示，這些布線層的電路原理圖如圖 3a 和圖 3b 所示。設(shè)計(jì)此混合信號(hào)電路板時(shí)，經(jīng)仔細(xì)考慮，將器件手工放在板上，以便將數(shù)字和模擬器件分開(kāi)放置 。 圖 1 采用自動(dòng)布線為圖 3 所示電路原理圖設(shè)計(jì)的電路板的頂層 5 圖 2 采用自動(dòng)布線為圖 3 所示電路原理圖設(shè)計(jì)的電路板的底層 采用這種布線方案時(shí)，有幾個(gè)方面需要注意，但最麻煩的是接地。如果在頂層 布地線，則頂層的器件都通過(guò)走線接地。器件還在底層接地，頂層和底層的地線通過(guò)電路板最右側(cè)的過(guò)孔連接。當(dāng)檢查這種布線策略時(shí)，首先發(fā)現(xiàn)的弊端是存在多個(gè)地環(huán)路。另外，還會(huì)發(fā)現(xiàn)底層的地線返回路徑被水平信號(hào)線隔斷了。這種接地方案的可取之處是，模擬器件 (12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器MCP3202 和 參考電壓源 MCP4125)放在電路板的最右側(cè)，這種布局確保了這些模擬芯片下面不會(huì)有數(shù)字地信號(hào)經(jīng)過(guò)。 圖 3a 和圖 3b 所示電路的手工布線如圖 圖 5 所示。在手工布線時(shí)，為確保正確實(shí)現(xiàn)電路，需要遵循一些通用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：盡量采用地平面 作為電流回路；將模擬地平面和數(shù)字地平面分開(kāi)；如果地平面被信號(hào)走線隔斷，為降低對(duì)地電流回路的干擾，應(yīng)使信號(hào)走線與地平面垂直；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可以降低由數(shù)字開(kāi)關(guān)引起的 di/dt 效應(yīng)。 這兩種雙面板都在底層布有地平面，這種做法是為了方便工程師解決問(wèn)題，使其可快速明了電路板的布線。廠商的演示板和評(píng)估板通常采用這種布線策略。但是，更為普遍的做法是將地平面布在電路板頂層，以降低電磁干擾。 6 圖 3a 圖 圖 圖 4 和圖 5 中布線的電路原理圖 7 圖 3b 圖 圖 圖 4 和圖 5 中布線的模擬部分電路原理圖 有無(wú)地平面時(shí)的電流回路設(shè)計(jì) 對(duì)于電流回路，需要注意如下基本事項(xiàng)： 1. 如果使用走線，應(yīng)將其盡量加粗 PCB 上的接地連接如要考慮走線時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)將走線盡量加粗。這是一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則，但要知道，接地線的最小寬度是從此點(diǎn)到末端的有效寬度，此處“末端”指距離電源連接端最遠(yuǎn)的點(diǎn)。 2. 應(yīng)避免地環(huán)路 3. 如果不能采用地平面，應(yīng)采用星形連接策略 (見(jiàn)圖 6) 通過(guò)這種方法，地電流獨(dú)立返回電源連接端。圖 6 中，注意到并非所有器件都有自己的回路， U1 和 U2 是共用回路的。如遵循以下 第 4 條和第 5 條準(zhǔn)則，是可以這樣做的。 4. 數(shù)字電流不應(yīng)流經(jīng)模擬器件 數(shù)字器件開(kāi)關(guān)時(shí)，回路中的數(shù)字電流相當(dāng)大，但只是瞬時(shí)的，這種現(xiàn)象是由地線的有效感抗和阻抗引起的。對(duì)于地平面或接地走線的感抗部分，計(jì)算公式為 V = Ldi/dt，其中 V 是產(chǎn)生的電壓， L 是地平面或接地走線的感抗， di 是數(shù)字器件的電流變化， dt 是持續(xù)時(shí)間。對(duì)地線阻抗部分的影響，其計(jì)算公式為 V= RI, 其中， V 是產(chǎn)生的電壓， R 是地平面或接地走線的阻抗， I是由數(shù)字器件引起的電流變化。經(jīng)過(guò)模擬器件的地平面或接地走線上的這些電壓變化，將改變信 號(hào)鏈中信號(hào)和地之間的關(guān)系 (即信號(hào)的對(duì)地電壓 )。 5. 高速電流不應(yīng)流經(jīng)低速器件 與上述類似，高速電路的地返回信號(hào)也會(huì)造成地平面的電壓發(fā)生變化。此干擾的計(jì)算公式和上述相同，對(duì)于地平面或接地走線的感抗， V = Ldi/dt ；對(duì)于地平面或接地走線的阻抗， V = RI 。與數(shù)字電流一樣，高速電路的地平面或接地走線經(jīng)過(guò)模擬器件時(shí)，地線上的電壓變化會(huì)改變信號(hào)鏈中信號(hào)和地之間的關(guān)系。 8 圖 4 采用手工走線為圖 3 所示電路原理圖設(shè)計(jì)的電路板的頂層 圖 5 采用手工走線為圖 3 所示電路原理圖設(shè)計(jì)的電路板的底層 9 圖 6 如果不能采用地平面，可以采用 “星形 ”布線策略來(lái)處理電流回路 圖 7 分隔開(kāi)的地平面有時(shí)比連續(xù)的地平面有效，圖 b)接地布線策略比圖 a) 的接地策略理想 6. 不管使用何種技術(shù)，接地回路必須設(shè)計(jì)為最小阻抗和容抗 7. 如使用地平面，分隔開(kāi)地平面可能改善或降低電路性能，因此要謹(jǐn)慎使用 分開(kāi)模擬和數(shù)字地平面的有效方法如圖 7 所示 圖 7 中，精密模擬電路更靠近接插件，但是與數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和電源電路的開(kāi)關(guān)電流隔離開(kāi)了。 10 這是分隔開(kāi)接地回路的非常有效的方法，我們?cè)谇懊嬗懻摰膱D 4 和圖 5 的布線也采用了這種技術(shù)。 PCB 布線設(shè)計(jì)（二） 工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè) 計(jì)人員和數(shù)字電路板設(shè)計(jì)專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。盡管對(duì)數(shù)字設(shè)計(jì)的重視帶來(lái)了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會(huì)一直存在一部分與模擬或現(xiàn)實(shí)環(huán)境接口的電路設(shè)計(jì)。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的結(jié)果時(shí)，由于其布線策略不同，簡(jiǎn)單電路布線設(shè)計(jì)就不再是最優(yōu)方案了。本文就旁路電容、電源、地線設(shè)計(jì)、電壓誤差和由 PCB 布線引起的電磁干擾 (EMI)等幾個(gè)方面，討論模擬和數(shù)字布線的基本相似之處及差別。 模擬和數(shù)字布線策略的相似之處旁路或去耦電容 在布線時(shí)，模擬器件和數(shù)字器件都需要這些類型的 電容，都需要靠近其電源引腳連接一個(gè)電容，此電容值通常為 。系統(tǒng)供電電源側(cè)需要另一類電容，通常此電容值大約為 10mF。 這些電容的位置如圖 1 所示。電容取值范圍為推薦值的 1/10 至 10 倍之間。但引腳須較短，且要盡量靠近器件 (對(duì)于 電容 )或供電電源 (對(duì)于 10mF 電容 )。在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的位置，對(duì)于數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)都屬于常識(shí)。但有趣的是，其原因卻有所不同。在模擬布線設(shè)計(jì)中，旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號(hào)，如果不加旁路電容，這些高頻信號(hào)可能通過(guò)電源引腳進(jìn)入敏感的模 擬芯片。一般來(lái)說(shuō)，這些高頻信號(hào)的頻率超出模擬器件抑制高頻信號(hào)的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號(hào)路徑上引入噪聲，更嚴(yán)重的情況甚至?xí)鹫駝?dòng)。 圖 1 在模擬和數(shù)字 PCB 設(shè)計(jì)中 ，旁路或去耦電容 (1mF)應(yīng)盡量靠近器件放置。供電電源去耦電容 (10mF)應(yīng)放置在電路板的電源線入口處。所有情況下 ，這些電容的引腳都應(yīng)較短 11 圖 2 在此電路板上，使用不同的路線來(lái)布電源線和地線，由于這種不恰當(dāng)?shù)呐浜希?路板的電子元器件和線路受電磁干擾的可能性比較大 圖 3 在此單面板中，到電路板上器件的電源線和地線彼此靠近。此電路板 中電源線和地線的配合比圖 2 中恰當(dāng)。電路板中電子元器件和線路受電磁干擾 (EMI)的可能性降低了 679/ 倍或約 54 倍 對(duì)于控制器和處理器這樣的數(shù)字器件，同樣需要去耦電容，但原因不同。這些電容的一個(gè)功能是用作 “微型 ”電荷庫(kù)。在數(shù)字電路中，執(zhí)行門狀態(tài)的切換通常需要 很大的電流。由于開(kāi)關(guān)時(shí)芯 12 片上產(chǎn)生開(kāi)關(guān)瞬態(tài)電流并流經(jīng)電路板，有額外的 “備用 ”電荷是有利的。如果執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)沒(méi)有足夠的電荷，會(huì)造成電源電壓發(fā)生很大變化。電壓變化太大，會(huì)導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)電平進(jìn)入不確定狀態(tài)，并很可能引起數(shù)字器件中的狀態(tài)機(jī)錯(cuò)誤運(yùn)行。流經(jīng)電路板走線的開(kāi)關(guān)電流將引起電壓發(fā)生變化，電路板走線存在寄生電感，可采用如下公式計(jì)算電壓的變化： V = LdI/dt 其中， V = 電壓的變 化； L = 電路板走線感抗； dI = 流經(jīng)走線的電流變化； dt =電流變化的時(shí)間。 因此，基于多種原因，在供電電源處或有源器件的電源引腳處施加旁路 (或去耦 )電容是較好的做法。 電源線和地線要布在一起 電源線和地線的位置良好配合，可以降低電磁干擾的可能性。如果電源線和地線配合不當(dāng)，會(huì)設(shè)計(jì)出系統(tǒng)環(huán)路，并很可能會(huì)產(chǎn)生噪聲。電源線和地線配合不當(dāng)?shù)?PCB 設(shè)計(jì)示例如圖 2所示。 此電路板上，設(shè)計(jì)出的環(huán)路面積為 697cm2。采用圖 3 所示的方法，電路板上或電路板外的輻射噪聲在環(huán)路中感應(yīng)電壓的可能性可大為降低。 模擬和數(shù)字領(lǐng)域布線策略的不同之處 地平面是個(gè)