PCB設(shè)計(jì)后期檢查的幾大要素

當(dāng)一塊PCB板完成了布局布線,又檢查連通性和間距都沒有報(bào)錯(cuò)的情況下,一塊PCB是不是就完成了呢?答案當(dāng)然是否定。很多初學(xué)者也包括一些有經(jīng)驗(yàn)的PCB設(shè)計(jì)工程師,由于時(shí)間緊或者不耐煩亦或者過于自信,往往草草了事,忽略了后期檢查。結(jié)果出現(xiàn)了一些很基本的BUG,比如線寬不夠,元件標(biāo)號(hào)絲印壓在過孔上,插座靠得太近,信號(hào)出現(xiàn)環(huán)路等等。從而導(dǎo)致電氣問題或者工藝問題,嚴(yán)重的要重新打板,造成浪費(fèi)。所以,當(dāng)一塊PCB完成了布局布線之后,很重要的一個(gè)步驟就是后期檢查。

PCB設(shè)計(jì)的檢查有很多個(gè)細(xì)節(jié)的要素,本人列舉了一些自認(rèn)為最基本的并且最容易出錯(cuò)的要素,作為后期檢查。

1、元件封裝

(1)焊盤間距。如果是新的器件,要自己畫元件封裝,保證間距合適,焊盤間距直接影響到元件的焊接。

(2)過孔大小(如果有)。對(duì)于插件式器件,過孔大小應(yīng)該保留足夠的余量,一般保留不小于0.2mm比較合適。

(3)輪廓絲印。器件的輪廓絲印最好比實(shí)際大小要大一點(diǎn),保證器件可以順利安裝。

2、布局

(1)IC不宜靠近板邊。

(2)同一模塊電路的器件應(yīng)靠近擺放。比如去耦電容應(yīng)該靠近IC的電源腳,組成同一個(gè)功能電路的器件優(yōu)先擺放在一個(gè)區(qū)域,層次分明,保證功能的實(shí)現(xiàn)。

(3)根據(jù)實(shí)際安裝安排插座的位置。插座都是引線到其他模塊的,根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu),為了安裝方便,一般采用就近原則,安排插座的位置,而且一般靠近板邊。

(4)注意插座方向。插座都是有方向的,方向反了,線材就要重新定做。對(duì)于平插的插座,插口方向應(yīng)該朝向板外。

(5)Keep Out區(qū)域不能有器件。

(6)干擾源要遠(yuǎn)離敏感電路。高速信號(hào)、高速時(shí)鐘或者大電流開關(guān)信號(hào)都屬于干擾源,應(yīng)該遠(yuǎn)離敏感電路,比如復(fù)位電路,模擬電路。可以用鋪地來隔開它們。

3、布線

(1)線寬大小。線寬要結(jié)合工藝、載流量來選擇,最小線寬不能小于PCB廠家的最小線寬。同時(shí)保證承載電流能力,一般以1mm/A來選取合適線寬。

(2)差分信號(hào)線。對(duì)于USB、以太網(wǎng)等差分線,注意走線要等長(zhǎng)、平行、同平面,間距由阻抗決定。

(3)高速線注意回流路徑。高速線容易產(chǎn)生電磁輻射,如果走線路徑與回流路徑形成面積過大,就會(huì)形成一個(gè)單匝線圈向外輻射電磁干擾,如圖1。所以走線的時(shí)候要注意旁邊有回流路徑,多層板設(shè)置有電源層和地平面可以有效解決這個(gè)問題。

(4)注意模擬信號(hào)線。模擬信號(hào)線應(yīng)該與數(shù)字信號(hào)隔開,走線盡量避免從干擾源(如時(shí)鐘、DC-DC電源)旁邊走過,而且走線越短越好。

圖1

4、EMC和信號(hào)完整性

(1)端接電阻。高速線或者頻率較高并且走線較長(zhǎng)的數(shù)字信號(hào)線最好在末端串入一個(gè)匹配電阻。

(2)輸入信號(hào)線并接小電容。從接口輸入的信號(hào)線,最好在靠近接口的地方并接皮法級(jí)小電容。電容大小根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度以及頻率決定,不能太大,否則影響信號(hào)完整性。對(duì)于低速的輸入信號(hào),比如按鍵輸入,可以選用330pF的小電容,如圖2。

(3)驅(qū)動(dòng)能力。比如驅(qū)動(dòng)電流較大的開關(guān)信號(hào)可以加三極管驅(qū)動(dòng);對(duì)于扇出數(shù)較大的總線可以加緩沖器(如74LS224)驅(qū)動(dòng)。

圖2

5、絲印

(1)板名、時(shí)間、PN碼。

(2)標(biāo)注。對(duì)一些接口(如排陣)的管腳或者關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。

(3)元件標(biāo)號(hào)。元件標(biāo)號(hào)要擺放至合適的位置,密集的元件標(biāo)號(hào)可以分組擺放。注意不要擺放在過孔的位置。

6、其他

Mark點(diǎn)。對(duì)于需要機(jī)器焊接的PCB,需要加入兩到三個(gè)的Mark點(diǎn)。