PCBLayout注意事项(⼲货)
PCB Layout多年经验
1、静电防护器件请靠近端⼦处摆放,也就是PCB板的输⼊输出端⼝。 (1)因为这些地⽅是⼈体最容易接触到的地⽅,⽐如我们笔记本电脑的HDMI、USB、VGA、电源、雷电等接⼝处经常会添加⼀些静电防护器件的,
(2)靠近端⼝是将静电释放的能量直接在端⼝处泄放到地上去,因为如果在芯⽚端则可能导致板内的⼀些器件受到影响,简单理解就
是“将静电扼杀在摇篮⾥”。光控密码锁
(1)⾸先需要注意晶体在温度下会导致频偏变⼤,所以在晶体Layout时需要注意器件的相关说明,如果没有说明则默认靠近主芯⽚放置的,但是如果有说明(⼀般是发热器件),则会告诉你距离器件间距是多远。如果是这样的话可以单点接地,将晶振的地和其他的地区分开,最后⼩⾯积接地。
(2)晶体输出的信号频率很⾼,所以如果耦合到某⼀信号中传导出去则可能导致出现电磁兼容性问题,所以晶振附近不要⾛线,如果要⾛,则需要将⾛线与晶体⽤地线包起来。 3、电源芯⽚DCDC和LDO芯⽚。DCDC下⽅⽆过孔,对于DCDC的散热有⼀定影响,因为PCB板⼦的纵向散热能⼒来讲⽐较差,所以需要打孔塞绿油来增强散热,过孔对于地的回流来讲微乎其微,不⽤纠结;再就是有些设计主张把DCDC芯⽚输出电感的下⽅铜⽪挖掉,但是有些都是保持不动的。以下是⼀些原因,但是看如何取舍?
(1)挖掉电感下⽅的铜⽪,⾸先将会导致下⾯的地不连续,此时导致的问题就是散热有问题,因为铜⽪散热是要好于RF4基板的;
(2)温升低,因为电感下⽅的地拿掉的话,就没有因此导致的涡流发热;
(3)去掉电感下⽅的地,就相当于减⼩电感线圈与地之间的寄⽣电容,此举在⾼频下会减⼩损耗。
LDO芯⽚⼀般是发热⽐较严重的,因为其⼯作原理所决定的。所以在LDO处理时,我们需要在LDO芯⽚下⽅多打过孔,过孔可以减⼩PCB 板的纵向散热热阻,增强散热效果;但是因为有些设计是把LDO焊盘做开窗处理的(开窗:就是铜⽪上不覆盖绿油),这种效果其实特别差,原因在于铜的导热系数是⾼于绿油的,但是绿油的辐射系数是⾼于铜的,并且实测已经验证过了。
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4、时钟线CLK⾛线的包地和包地过孔问题。实际上包地是⼀个辅助性的锦上添花的做法,最为本质的还是需要完整的地平⾯。
(1)包地过少过细不利于信号回流,明确⼀点就是信号回流需满⾜最低阻抗要求,如果包地存在难以打过孔的问题,此时将会导致地阻抗变⼤(⾼频下要考虑寄⽣参数)则不如不包地,保持⼀个完整的地平⾯层就可以。smdao
(2)时钟⾛线最好不要跨层⾛线,如果跨层但同时参考⼀层可是可⾏的(如在1、3层⾛线,参考2层地;或者在1、4层⾛线,但是2层和3层最好参考地,不要出现3层为地和电源的分割情况)。
5、敏感信号⼲扰问题,例如时钟、重要信号线⾛线靠近晶体、电感,则有可能导致串扰⼲扰问题。
(1)这问题的解决,如果板⼦空间⾜够,则能拉多远就多远。
(2)如果板⼦空间不够,则考虑多层板设计,或者尽可能地增加包地线的宽度。
6、电源⾛线太细,且电源⾛线过孔太密,导致地连接不好;
(1)电源⾛线太细的问题在于,当后⾯负载需要极⾼电流时,在瞬间来讲是交流变化,所以在细⾛线寄⽣电感上产⽣压降,造成需求端电压变为电源减去寄⽣电感上的压降,此时可能导致问题出现。
(2)过孔太密的原因是每个过孔所承载的电流⼤⼩是⼀定的,但是需要⼤电流时需要多个过孔并⾏打,此时如果过孔连接起来就有可能导致分割(具体看多少孔)。
7、器件底部的过孔数量,过孔太少既会影响芯⽚的信号回流,也不利于芯⽚的散热。
(1)因为器件的尺⼨现在体积很⼩,造成和PCB板的接触⾯积减⼩,进⽽导致热阻变⼤,所以我们使⽤过孔来增加散热能⼒,但是对于功耗⽐较⼤的芯⽚来讲还是需要散热⽚的。
(2)地回流是对于⾼速信号提出来的,讲的是接地环路要保持⾯积最⼩,同时尽可能保持地⾛线⾯积⼤⼀些,但是PCB板上⾯积最⼤的就是地参考层,所以我们打过孔,有利于地回流。
8、⾼压低压隔离相关问题。
(1)⽹⼝电路。⾼压电容电容附近的过孔数量尽量多⼀些,有利于浪涌路径阻抗最⼩。且需要注意⾼压区域低压区间距⼤⼩问题,尽量加⼤空间。特别是⽹⼝带灯时控制器引脚(指⽰灯控制脚)与⾼压间距。中⼼抽头出线要尽量短⼀些,有利于浪涌泄放。
(2)电源产品的⾼压和低压之间隔离。如果直接是PCB板的话,则同层之间间距最少保持3mm间距;如果是不同层则中间介质⼤约为
1mm就⾏(注意材质);如果不够,则需要添加隔离槽,然后增加隔离物质填充,增加爬电距离。
9、天线周围建议增加禁空区域范围,正常规范最⼩是3mm,增⼤间距有利于发挥天线性能。
10、所有时钟信号预留的RC⽹络是靠近源端放置还是靠近终端放置,需要看谁是时钟信号的输出端,谁是输⼊端,按照原理来讲是靠近输出端,就是源端;但是实际上我们需要考虑时钟信号与周围强⼲扰信号的距离。
(1)时钟线的频率在现在变得已经很⾼了,⽽周期性⽅波信号经过傅⾥叶变换后在频域中包含的谐波很丰富,⽽这会导致EMC辐射超标问题。信号上升沿越陡峭,问题越严重,所以加上RC电路来降低上升沿陡峭程度,进⽽减⼩辐射。
(2)辐射问题,我们⼀般讲⼲扰源、传播途径、敏感源。所以RC加在那端是关键。正常来讲,放在源端最好,因为源端产⽣的在源端处理;但是当板⼦上有其他⼲扰时,有可能⼜加在RC之后(空间、串扰等⽅式),所以此时是不是要考虑放在终端设备;所以实际上放在哪需要⾃⼰考量。是在不明⽩的,那就两边都放,然后实际测试下。
汽车智能防盗系统11、注意分割线的位置,过孔请靠近分割线放置;
(1)分割线会导致PCB板上的回流路径变长,对于⾼速信号来讲是不可取的,所以需要在跨分割区域增加过孔,使得信号通过过孔回流。
12、连接端⼦⾛线出线请增加泪滴,否则阻抗不连续情况会变得更差。
(1)增加泪滴的⽬的在于使得⾛线逐渐的右粗变细或者游戏变粗,增加连续性,⽽不是直接变化。
13、静电防护器件引脚周围增加过孔,使得浪涌等泄放时有最⼩泄放路径;
紫花针茅玻璃纸包装14、器件、模组使⽤兼容问题,需要考虑实际的器件与兼容设计时器件物理尺⼨的具体差异,是否会影响到实际的焊接;且要考虑当前物料在未来的采购量以及物料能否替代问题。
(1)这个问题实际上是原理图设计师需要注意的。
15、关键信号不要打过孔,可以牺牲掉⼀些不重要的信号的⾛线,使得关键信号⾛线完整。