(1) PCB 的大小要合適,PCB 的尺寸要根據(jù)電路實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)。
(2) PCB 的整體布局
·PCB 的整體布局應(yīng)按照信號(hào)流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使整體布局便于信號(hào)流通,而且使信號(hào)保持一致方向。
·各功能單元電路的布局應(yīng)以主要元件為中心,來圍繞這個(gè)中心進(jìn)行布局。
(3) 特殊元件的位置特殊布局
·過重元件應(yīng)設(shè)計(jì)固定支架的位置,并注意各部分平衡。
·機(jī)內(nèi)可調(diào)元件要靠PCB 的邊沿布局,以便于調(diào)節(jié);機(jī)外可調(diào)元件、接插件和開關(guān)件要和外殼一起設(shè)計(jì)布局。
·發(fā)熱元件的要遠(yuǎn)離熱敏元件,并設(shè)計(jì)好散熱的方式。
·PCB 的定位孔和固定支架的位置與外殼要一致。
(4) 元件的布局規(guī)則
·各元件布局應(yīng)均勻、整齊、緊湊,盡量減小和縮短各元件之間的引線和連接。特別是縮短高頻元器件之間的連線,減小它們之間的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾。
·電位差較大的元器件要遠(yuǎn)離,防止意外放電。
2.PCB 的布線設(shè)計(jì)
(1)一般來說若銅箔厚度為0.05 ,線寬為1 mm~115 mm 的導(dǎo)線大致可通過2A 電流數(shù)字電路或集成電路線寬大約為012mm~013 mm。
(2)導(dǎo)線之間最小寬度。對(duì)環(huán)氧樹脂基板線間寬度可小一些,數(shù)字電路和IC的導(dǎo)線間距一般可取到0.15 mm~ 0.18mm。
(3) 對(duì)數(shù)字信號(hào)和高頻模擬信號(hào)由于其中存在諧波,故印制導(dǎo)線拐彎處不要設(shè)計(jì)成直角或夾角。
(4) 輸出和輸入所用的導(dǎo)線避免相鄰平行,以防反饋耦合 若必須避免相鄰平行,那么必在中間加地線。
(5) 對(duì)PCB 上的大面積銅箔,為防變形可設(shè)計(jì)成網(wǎng)格形狀。
(6) 若元件管腳插孔直徑為d ,焊盤外徑為d +1.2mm。
3.PCB 的地線設(shè)計(jì)
(1) 接地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由系統(tǒng)地、屏蔽地、數(shù)字地和模擬地構(gòu)成。
(2) 盡量加粗地線,以可通過三倍的允許電流。
(3) 將接地線構(gòu)成閉合回路,這不僅可抗噪聲干擾,而且還縮小不必要的電
(4) 數(shù)字地模擬地要分開,即分別與電源地相連。
PCB布線通用規(guī)則
在設(shè)計(jì)印制線路板時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1) 從減小輻射騷擾的角度出發(fā),應(yīng)盡量選用多層板,內(nèi)層分別作電源層、地線層,用以降低供電線路阻抗,抑制公共阻抗噪聲,對(duì)信號(hào)線形成均勻的接地面,加大信號(hào)線和接地面間的分布電容,抑制其向空間輻射的能力。
(2) 電源線、地線、印制板走線對(duì)高頻信號(hào)應(yīng)保持低阻抗。在頻率很高的情況下,電源線、地線、或印制板走線都會(huì)成為接收與發(fā)射騷擾的小天線。降低這種騷擾的方法除了加濾波電容外,更值得重視的是減小電源線、地線及其他印制板走線本身的高頻阻抗。因此,各種印制板走線要短而粗,線條要均勻。
(3) 電源線、地線及印制導(dǎo)線在印制板上的排列要恰當(dāng),盡量做到短而直,以減小信號(hào)線與回線之間所形成的環(huán)路面積。
(4) 時(shí)鐘發(fā)生器盡量*近到用該時(shí)鐘的器件。
(5) 石英晶體振蕩器外殼要接地。
(6) 用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來,時(shí)鐘線盡量短。
(7) 印制板盡量使用45°折線而不用90°折線布線以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合。
(8) 單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地;電源線、地線盡量粗。
(9) I/O驅(qū)動(dòng)電路盡量*近印刷板邊的接插件,讓其盡快離開印刷板。
(10) 關(guān)鍵的線要盡量粗,并在兩邊加上保護(hù)地。高速線要短而直。
(11) 元件引腳盡量短,去耦電容引腳盡量短,去耦電容最好使用無引線的貼片電容。
(12) 對(duì)A/D類器件,數(shù)字部分與模擬部分地線寧可統(tǒng)一也不要交*。
(13) 時(shí)鐘、總線、片選信號(hào)要遠(yuǎn)離I/O線和接插件。
(14) 模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線,特別是時(shí)鐘。
(15) 時(shí)鐘線垂直于I/O線比平行I/O線干擾小,時(shí)鐘元件引腳需遠(yuǎn)離I/O電纜。
(16) 石英晶體下面以及對(duì)噪聲敏感的器件下面不要走線。
(17) 弱信號(hào)電路,低頻電路周圍不要形成電流環(huán)路。
(18) 任何信號(hào)都不要形成環(huán)路,如不可避免,讓環(huán)路區(qū)盡量小

1 電源、地線的處理 既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能
下降,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電、 地線的布線要認(rèn)真對(duì)待,把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證
產(chǎn)品的質(zhì)量。 對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因, 現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作
以表述: 眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。 盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:
地線>電源線>信號(hào)線,通常信號(hào)線寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5 mm 對(duì)數(shù)字電路的PCB可
用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用) 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上
的地方都與地相連接作為地線用?;蚴亲龀啥鄬影?,
電源,地線各占用一層。
2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),而是由數(shù)字電路和模擬電路混合
構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。 數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度
強(qiáng),對(duì)信號(hào)線來說,高頻的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對(duì)地線來說,整人PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB
內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口
處(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請(qǐng)注意,只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來決定。
3、信號(hào)線布在電(地)層上 在多層印制板布線時(shí),由于在信號(hào)線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)
給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個(gè)矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層,其
次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?br />
4、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理 在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮,就
電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易
造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,稱之為熱隔離(heat shield)俗稱熱焊盤(Thermal),這樣,
可使在焊接時(shí)因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。
5、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 在許多CAD系統(tǒng)中,布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密,通路雖然有所增加,但步進(jìn)太小,圖場(chǎng)的
數(shù)據(jù)量過大,這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無
效的,如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏,通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密
合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進(jìn)行。 標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸
(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC) 布線設(shè)計(jì)完成后,需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則,同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是
否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求,一般檢查有如下幾個(gè)方面: 線與線,線與元件焊盤,線與貫通孔,元件焊盤與貫通孔,貫通孔
與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生產(chǎn)要求。 電源線和地線的寬度是否合適,電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗
)?在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線是否采取了最佳措施,如長(zhǎng)度最短,加保護(hù)線,輸入線及輸出線
被明顯地分開。 模擬電路和數(shù)字電路部分,是否有各自獨(dú)立的地線。 后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會(huì)造成信號(hào)短
路。 對(duì)一些不理想的線形進(jìn)行修改。 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。概述 本文檔的目的在于說明使用PADS的印制板設(shè)計(jì)軟件PowerPCB進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)的流程和一些注意事項(xiàng),為一個(gè)工作組的
設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)規(guī)范,方便設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流和相互檢查。
2、設(shè)計(jì)流程 PCB的設(shè)計(jì)流程分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟.
2.1 網(wǎng)表輸入
網(wǎng)表輸入有兩種方法,一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能,選擇Send Netlist,應(yīng)用OLE功能,可以隨時(shí)保
持原理圖和PCB圖的一致,盡量減少出錯(cuò)的可能。
另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表,選擇File->Import,將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來。
2.2 規(guī)則設(shè)置 如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話,就不用再進(jìn)行設(shè)置
這些規(guī)則了,因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí),設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則,必須同步原理圖,保證原理圖和PCB
的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外,還有一些規(guī)則需要設(shè)置,比如Pad Stacks,需要修改標(biāo)準(zhǔn)過孔的大小。如果設(shè)計(jì)者新建了一個(gè)
焊盤或過孔,一定要加上Layer 25。
注意: PCB設(shè)計(jì)規(guī)則、層定義、過孔設(shè)置、CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動(dòng)文件,名稱為Default.stp,網(wǎng)表輸入進(jìn)來以后,按照
設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層,并設(shè)置其它高級(jí)規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后,在PowerLogic中,
使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置,保證原
理圖和PCB圖的規(guī)則一致。
2.3 元器件布局 網(wǎng)表輸入以后,所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn),重疊在一起,下一步的工作就是把這些元器件分開,按照
一些規(guī)則擺放整齊,即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法,手工布局和自動(dòng)布局。
2.3.1 手工布局
1. 工具印制板的結(jié)構(gòu)尺寸畫出板邊(Board Outline)。
2. 將元器件分散(Disperse Components),元器件會(huì)排列在板邊的周圍。
3. 把元器件一個(gè)一個(gè)地移動(dòng)、旋轉(zhuǎn),放到板邊以內(nèi),按照一定的規(guī)則擺放整齊。
2.3.2 自動(dòng)布局 PowerPCB提供了自動(dòng)布局和自動(dòng)的局部簇布局,但對(duì)大多數(shù)的設(shè)計(jì)來說,效果并不理想,不推薦使用。
2.3.3 注意事項(xiàng)
a. 布局的首要原則是保證布線的布通率,移動(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接,把有連線關(guān)系的器件放在一起
b. 數(shù)字器件和模擬器件要分開,盡量遠(yuǎn)離 c. 去耦電容盡量靠近器件的VCC
d. 放置器件時(shí)要考慮以后的焊接,不要太密集
e. 多使用軟件提供的Array和Union功能,提高布局的效率
2.4 布線 布線的方式也有兩種,手工布線和自動(dòng)布線。
PowerPCB提供的手工布線功能十分強(qiáng)大,包括自動(dòng)推擠、在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC),自動(dòng)布線由Specctra的布線引擎進(jìn)行,通常
這兩種方法配合使用,常用的步驟是手工—自動(dòng)—手工。
2.4.1 手工布線
1. 自動(dòng)布線前,先用手工布一些重要的網(wǎng)絡(luò),比如高頻時(shí)鐘、主電源等,這些網(wǎng)絡(luò)往往對(duì)走線距離、線寬、線間距、屏蔽等有特殊
的要求;另外一些特殊封裝,如BGA,自動(dòng)布線很難布得有規(guī)則,也要用手工布線。
2. 自動(dòng)布線以后,還要用手工布線對(duì)PCB的走線進(jìn)行調(diào)整。
2.4.2 自動(dòng)布線 手工布線結(jié)束以后,剩下的
網(wǎng)絡(luò)就交給自動(dòng)布線器來自布。選擇Tools->SPECCTRA,啟動(dòng)Specctra布線器的接口,設(shè)置好DO文件,按Continue就啟動(dòng)了Specctra
布線器自動(dòng)布線,結(jié)束后如果布通率為100%,那么就可以進(jìn)行手工調(diào)整布線了;如果不到100%,說明布局或手工布線有問題,需要
調(diào)整布局或手工布線,直至全部布通為止。
2.4.3 注意事項(xiàng)
a. 電源線和地線盡量加粗
b. 去耦電容盡量與VCC直接連接
c. 設(shè)置Specctra的DO文件時(shí),首先添加Protect all wires命令,保護(hù)手工布的線不被自動(dòng)布線器重布
d. 如果有混合電源層,應(yīng)該將該層定義為Split/mixed Plane,在布線之前將其分割,布完線之后,使用Pour Manager的Plane
Connect進(jìn)行覆銅
e. 將所有的器件管腳設(shè)置為熱焊盤方式,做法是將Filter設(shè)為Pins,選中所有的管腳,修改屬性,在Thermal選項(xiàng)前打勾
f. 手動(dòng)布線時(shí)把DRC選項(xiàng)打開,使用動(dòng)態(tài)布線(Dynamic Route)
2.5 檢查 檢查的項(xiàng)目有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規(guī)則(High Speed)和電源層(Plane),這些項(xiàng)目
可以選擇Tools->Verify Design進(jìn)行。如果設(shè)
置了高速規(guī)則,必須檢查,否則可以跳過這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤,必須修改布局和布線。 注意: 有些錯(cuò)誤可以忽略,例如有些接
插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò);另外每次修改過走線和過孔之后,都要重新覆銅一次。
2.6 復(fù)查 復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”,內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設(shè)置;還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理
性,電源、地線網(wǎng)絡(luò)的走線,高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格,設(shè)計(jì)者要修改布局和布線,合
格之后,復(fù)查者和設(shè)計(jì)者分別簽字。
2.7 設(shè)計(jì)輸出 PCB設(shè)計(jì)可以輸出到打印機(jī)或輸出光繪文件。打印機(jī)可以把PCB分層打印,便于設(shè)計(jì)者和復(fù)查者檢查;光繪文件交給
制板廠家,生產(chǎn)印制板。光繪文件的輸出十分重要,關(guān)系到這次設(shè)計(jì)的成敗,下面將著重說明輸出光繪文件的注意
事項(xiàng)。
a. 需要輸出的層有布線層(包括頂層、底層、中間布線層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲?。?br />
、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鉆孔文件(NC Drill) b. 如果電源層設(shè)置為Split/Mixed,那么在Add
Document窗口的Document項(xiàng)選擇Routing,并且每次輸出光繪文件之前,都要對(duì)PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅;
如果設(shè)置為CAM Plane,則選擇Plane,在設(shè)置Layer項(xiàng)的時(shí)候,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Viasc. 在設(shè)備設(shè)置窗口
(按Device Setup),將Aperture的值改為199 d. 在設(shè)置每層的Layer時(shí),將Board Outline選上
e. 設(shè)置絲印層的Layer時(shí),不要選擇Part Type,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line
f. 設(shè)置阻焊層的Layer時(shí),選擇過孔表示過孔上不加阻焊,不選過孔表示家阻焊,視具體情況確定
g. 生成鉆孔文件時(shí),使用PowerPCB的缺省設(shè)置,不要作任何改動(dòng)
h. 所有光繪文件輸出以后,用CAM350打開并打印,由設(shè)計(jì)者和復(fù)查者根據(jù)“PCB檢查表”檢查過孔(via)是多層PCB的重要組
成部分之一,鉆孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%到40%。
簡(jiǎn)單的說來,PCB上的每一個(gè)孔都可以稱之為過孔。從作用上看,過孔可以分成兩類:一是用作各層間的電氣連接;
二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說,這些過孔一般又分為三類,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔
(through via)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內(nèi)層線路的連接,孔的深度通常不
超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔,它不會(huì)延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內(nèi)層,
層壓前利用通孔成型工藝完成,在過孔形成過程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱為通孔,這種孔穿過整個(gè)線路板,可用于實(shí)
現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn),成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩
種過孔。以下所說的過孔,沒有特殊說明的,均作為通孔考慮。 從設(shè)計(jì)的角度來看,一個(gè)過孔主要由兩個(gè)部分組成,一是中間的鉆孔
(drill hole),二是鉆孔周圍的焊盤區(qū),見下圖。這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然,在高速,高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)
計(jì)者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。
但孔尺寸的減小同時(shí)帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術(shù)的
限制:孔越小,鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng),也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時(shí),就無法保證孔壁能均勻鍍銅。
比如,現(xiàn)在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右,所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil。 二、過孔的寄
生電容 過孔本身存在著對(duì)地的寄生電容,如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過孔焊盤的直徑為D1,PCB板的厚度為T,板基材
介電常數(shù)為ε,則過孔的寄生電容大小近似于: C=1.41εTD1/(D2-D1) 過孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長(zhǎng)了信號(hào)的上升
時(shí)間,降低了電路的速度。舉例來說,對(duì)于一塊厚度為50Mil的PCB板,如果使用內(nèi)徑為10Mil,焊盤直徑為20Mil的過孔,焊盤與地鋪
銅區(qū)的距離為32Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,
這部分電容引起的上升時(shí)間變化量為:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。從這些數(shù)值可以看出,盡管單個(gè)過孔的寄生
電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯,但是如果走線中多次使用過孔進(jìn)行層間的切換,設(shè)計(jì)者還是要慎重考慮的。
三、過孔的寄生電感 同樣,過孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著寄生電感,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,過孔的寄生電感帶來的危害
往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn),減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡(jiǎn)
單地計(jì)算一個(gè)過孔近似的寄生電感: L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指過孔的電感,h是過孔的長(zhǎng)度,d是中心鉆孔的直徑。從式中可以
看出,過孔的直徑對(duì)電感的影響較小,而對(duì)電感影響最大的是過孔的長(zhǎng)度。仍然采用上面的例子,可以計(jì)算出過孔的電感為:L=
5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信號(hào)的上升時(shí)間是1ns,那么其等效阻抗大小為:XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣
的阻抗在有高頻電流的通過已經(jīng)不能夠被忽略,特別要注意,旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過兩個(gè)過孔,這樣過孔的
寄生電感就會(huì)成倍增加。
四、高速PCB中的過孔設(shè)計(jì) 通過上面對(duì)過孔寄生特性的分析,我們可以看到,在高速PCB設(shè)計(jì)中,看似簡(jiǎn)單的過 孔往往也會(huì)給電路
的設(shè)計(jì)帶來很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響,在設(shè)計(jì)中可以盡量做到:
1、從成本和信號(hào)質(zhì)量?jī)煞矫婵紤],選擇合理尺寸的過孔大小。比如對(duì)6-10層的內(nèi) 存模塊PCB設(shè)計(jì)來說,選用10/20Mil(鉆孔/焊盤)
的過孔較好,對(duì)于一些高密度的小尺寸的板子,也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術(shù)條件下,很難使用更小尺寸的過孔了。對(duì)
于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗。
2、上面討論的兩個(gè)公式可以得出,使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄 生參數(shù)。
3、PCB板上的信號(hào)走線盡量不換層,也就是說盡量不要使用不必要的過孔。
4、電源和地的管腳要就近打過孔,過孔和管腳之間的引線越短越好,因?yàn)樗鼈儠?huì) 導(dǎo)致電感的增加。同時(shí)電源和地的引線要盡可能粗,
以減少阻抗。
5、在信號(hào)換層的過孔附近放置一些接地的過孔,以便為信號(hào)提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過孔。當(dāng)
然,在設(shè)計(jì)時(shí)還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況,也有的時(shí)候,我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。
特別是在過孔密度非常大的情況下,可能會(huì)導(dǎo)致在鋪銅層形成一個(gè)隔斷回路的斷槽,解決這樣的問題除了移動(dòng)過孔的位置,我們還可
以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小。
愛華網(wǎng)

