將PCB設計進行到底

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將PCB設計進行到底
在當前崗位上,PCB設計本不是份內工作,但是所裏的PCB設計部門那工作效率實在無法忍受,快過年了出差外協也很是不方便。手頭的項目裏三個板子還是蠻急的,希望年前都能發出去制板,無奈之下只能選擇自己動手。過去自己設計的PCB兩層板較多,大都是簡單的數字信號板,基本不帶大電流、模數混合或者高速(50M以上),所以大都沒什麼特別講究,畫出來的板子也都像模像樣的工作。唯一一次做得6層板還只是一個簡單的轉接板,4個信號層光走簡單的一個方向的線。於是這次也很想再嘗試一下。
機會被抓住了,那就逃不掉了。上圖,有兩組各兩路的電源冗餘電路在左右上角,對電流要求也比較高。在和電源設計人員討論後,除了電源層外其他層也大面積的鋪銅。
 
圖1
 
圖2
         在這個大電流電路的PCB佈局佈線過程中,也是學到了一些過去未曾面對過也未曾仔細思考過的東西。另外,畢竟不是專門做PCB設計的,有些規範性的東西還是有些陌生。也是請教了所裏的PCB設計師,要來了一份內部參考規範文檔。消化後也是有所收穫的。
1. 關於孔徑大小:最小應不低於0.2mm,最大不大於6mm。如大於6mm,則用機械層製作。在另一塊板子上用的一個繼電器的焊盤是焊線用的,所以必須在板子上開一個很大的矩形孔,好將這個繼電器固定在板子上。於是想當然的在PCB上畫了一個超大的矩形焊盤,但是在PCB設計師檢查師告訴我大於6mm的孔直接畫上去工廠的機器好像是打不出來的(據說應該是沒那麼大的鑽孔設備),改用Mechanical1層畫一個矩形框就行。
2. 關於過孔:目前採用貫通式過孔(through hole),如果因爲佈線密度問題需要採用埋孔(blind/buried via )應先與廠商協商。剛學PCB設計的時候通常也看到罈子裏有人討論什麼通孔、盲孔、埋孔的概念,還分析的頭頭是道,實際上要國內的(國外的我不知道)印製板廠商做盲孔和埋孔成本應該是很高的,所以很少聽說PCB設計中使用埋孔和盲孔的。
3. 在雙層板設計中,一般應該使電流先經過濾波電容濾波再供器件使用,同時還要充分考慮到由於器件產生的電源噪聲對下游的器件的影響,一般來說,採用總線結構設計比較好,在設計時,還要考慮到由於傳輸距離過長而帶來的電壓跌落給器件造成的影響,必要時增加一些電源濾波環路,避免產生電位差。之前我聽一個朋友(也是一個牛人)說過在對電源佈線的時候,優先讓電源導線經過去耦電容,但是有一回在一個研討會上請教據說是國內該領域的專家時,得到的答覆是不需要考慮。不過今天從這份規範裏得到的綜合的說法也許更合情合理,對於兩層板確是有走線講究;但是多層板(有專門的內電層)就不需要過多考慮這個問題了。
         4. 爲了減少層間信號的電磁干擾,相鄰佈線層的信號線走向應取垂直方向。也許對於橫的走一層豎的走另一層的佈線方式,我們更多的只是簡單的以爲這樣可以提供不同率,但是我們不應該忘記更重要的是爲了減少層間的電磁干擾。
         5. 平面層一般用於電路的電源和地層(參考層),由於電路中可能用到不同的電源和地層,需要對電源層和地層進行分隔,其分隔寬度要考慮不同電源之間的電位差,電位差大於12V時,分隔寬度爲50mil,反之可選20--40mil
         6. 另外,對於電流和線寬(包括板厚)的關係,這裏給一個表大家參考。
銅皮厚度35um
 
銅皮厚度50um
 
銅皮厚度70um
寬度mm
電流A
 
寬度mm
電流A
 
寬度 mm
電流A
0.15
0.20
 
0.15
0.50
 
0.15
0.70
0.20
0.55
 
0.20
0.70
 
0.20
0.90
0.30
0.80
 
0.30
1.10
 
0.30
1.30
0.40
1.10
 
0.40
1.35
 
0.40
1.70
0.50
1.35
 
0.50
1.70
 
0.50
2.00
0.60
1.60
 
0.60
1.90
 
0.60
2.30
0.80
2.00
 
0.80
2.40
 
0.80
2.80
1.00
2.30
 
1.00
2.60
 
1.00
3.20
1.20
2.70
 
1.20
3.00
 
1.20
3.60
1.50
3.20
 
1.50
3.50
 
1.50
4.20
2.00
4.00
 
2.00
4.30
 
2.00
5.10
2.50
4.50
 
2.50
5.10
 
2.50
6.00
 
 
 
 
 
 
 
 
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