PCB布线设计(1)
在PCB设计的时候,初学的时候对布线设计一无所知,那个时候老师布置 AT91SAM7X-开发板 作为学习例板 ,最终采用自动布线的结果如下
也并非全为自动布线,自动布线对于这种元器件稍多的很难全部连好,一些线为自己进行连接。虽然学的不多,但现在看自己第一次的布局和连线以及画板子的大小,不忍直视。
许多连线不符合规定,而且摆放不符合,至今还没有把这个板子重新弄,要学的更多更多以后,再重新完完全全对这个板子进行修改。
分享一些布线的经验
1 别想着自动布线,一定要手动,才可以锻炼自己
2 布板子最好你有强迫症,这样摆放出来会很漂亮
3 熟悉快捷键的使用,可以大大缩减布局的时间
4 按照功能把一类的元件摆放在一起
5 对于线宽要把握好
6 过孔是个好东西,但不能滥用,尤其是对于单面板,底层只有接地,所有元器件都要布置在顶层,除GND以外,其他元件都要求在顶层完成连线
......未完待续
手工布线遵循的一些通用设计规则
1 尽量采用地平面作为电流回路(回路是电学的一个基本概念。它一般指由电源、电键、用电器等构成的电流通路。地平面作为回路要在其中加入GND作为回路中的一部分)
2 将模拟地平面和数字地平面分开(模拟电路像是放大器开关,对电压电流进行处理
;数字电路像是微控制器MCU,以及数字芯片,对高电平和低电平敏感)
3 如果地平面被信号走线隔断,为降低对地电流回路的干扰,应使信号走线与地平面垂直
4 模拟电路尽量靠近电路边缘放置,数字电路应尽量靠近电源连接端放置,降低由数字开关引起的di/dt 效应(电流的波动率变化,如果di/dt 过大,会导致某些敏感器件误导通,而且会改变地的电势,使噪声进入模拟电路)
5 将地平面布在顶层(覆铜),可以降低电磁干扰,可以在最后覆铜的时候再弄
6 在走线的时候,注意加粗的问题,普通的信号线可以稍微细一点,但电源以及地线,一定要注意它的粗细问题。这是国内某大型手机公司的线宽规定
比方说这个原理图中,电源输入达到28V,在PCB中时尽量使它宽一些,越宽越好,但别宽到影响美观无边无际,这里我直接使用的填充,输入电压那么大,输出也不小,所以在GND上,线也应该粗一点
7 应尽量避免地环路(避免把地线设计成一闭合的环路,即两头连在一起的圈,方法:切断地环路,或者增加地环路的阻抗(模电以及电路里面都会介绍),或者使用平衡电路)
8 若不能用地平面,应采用星型连接策略(我至今没遇到过),次方法不宜用同一个回路,比方这里,理应是不对的,但是只要遵守数字电流不流经模拟器件,高速电流不流经低速器件。则可以这样连接
9 接地回路必须设计最小的阻抗和容抗(都在模拟电子技术和电路里面有)
10 电源线和地线要布在一起,可以降低电磁干扰的可能性
旁路或去耦电容
去耦电容 :模拟器件和数字器件,其电源引脚连接的一个电容,通常为0.1mF,也可以是这个值的1/10或者10倍 。系统供电电源侧需要另一类电容,通常此电容值大约为10mF。
1F=1000mF=1000000μF,1比1000 的关系
在模拟布线设计中,旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号,如果不加旁路电容,这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。一般来说,这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。如果在模拟电路中不使用旁路电容的话,就可能在信号路径上引入噪声,更严重情况甚至会引起振动。对于控制器和处理器这样的数字器件,同样需要去耦电容,但原因不同。这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库。
在数字电路中,执行门状态的切换通常需要很大的电流。由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板,有额外的“备用”电荷是有利的。如果执行开关动作时没有足够的电荷,会造成电源电压发生很大变化。电压变化太大,会导致数字信号电平进入不确定状态,并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。
你可以把总电源看作密云水库,我们大楼内的家家户户都需要供水,这时候,水不是直接来自于水库,那样距离太远了,等水过来,我们已经渴的不行了。实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个缓冲器的作用。如果微观来看,高频器件在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高,而器件VCC到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高的情况下,阻抗Z=i*wL+R,线路的电感影响也会非常大,会导致器件在需要电流的时候,不能被及时供给。
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