PCB设计技巧FAQ

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pcb设计常见问题和改善措施

pcb设计常见问题和改善措施

pcb设计常见问题和改善措施PCB设计是电子制造中不可或缺的一环,它直接关系到整个电子产品的稳定性和性能表现。

然而,很多初学者在设计PCB时常常会遇到一些问题。

本文将探讨常见的PCB设计问题及改善措施。

一、布局问题1.过于密集的布局如果布局过于密集,会导致信号串扰(crosstalk)和噪声(noise)的产生。

为了解决这个问题,可以采用分层设计,将多层电路板分为几个逻辑分区。

在每个分区内,则可以使用自己的供电和接地系统。

2.容易混淆的引脚映射在复杂的PCB设计中,引脚映射关系可能会让人感到混乱,容易出错。

这种情况下,我们应该简化引脚映射,并且尽量减少不同部件的互相干扰。

3.热点问题一些元器件非常容易发热,并产生很强的电磁干扰。

这些元器件应该被单独布局,并且应该和其他元器件保持一定的距离。

二、管理问题1.缺乏模块化设计模块化设计可以帮助我们在有需要时,快速更换某个元器件或调整局部电路。

如果缺乏模块化设计,则在维护或更新时需要耗费更多的时间和资金。

模块化设计可以使得整个系统更加灵活和可靠。

2.不合理的基本布局规则设计PCB时,应该遵循一些基本的布局规则。

例如,元器件应该遵循一定的大小和形状,以方便插入和插拔。

又如,元器件的布局和尺寸应该考虑到过孔和贴片的芯片之间的兼容性。

三、电气问题1.传输线匹配问题传输线的匹配非常重要,否则会导致信号的反射和损耗。

设计师应该使用合适的电路板布线工具,并根据电路需求寻找适当的线材。

2.串扰与干扰问题当多根传输线靠近时,它们之间的耦合可能会导致信号干扰。

此时,我们可以分析信号之间的相关性,并使用合适的工具进行干扰分析和排除。

3.接地问题良好的接地系统可以有效地减少噪声和电磁干扰对电子器件的影响。

我们应该确保供地面和接地面的区域大小合适,并且不应忽略单点接地的规则。

综上所述,设计PCB时需要注意的许多问题必须受到严格的重视和更正。

采用科学的设计思路和正确的工具可以帮助我们解决问题,实现PCB优化设计的目标。

PCB设计的技巧与优化方法

PCB设计的技巧与优化方法

PCB设计的技巧与优化方法PCB设计是电子工程领域中的一项重要工作。

它涉及到电路图设计、元器件布局、信号线走向等多个方面,对于电子产品的性能和功能起到至关重要的作用。

因此,PCB设计需要一定的技巧和优化方法。

1. 电路图设计在PCB设计之前,需要先绘制电路图。

电路图的设计需要注意以下几点:(1)电路图要尽可能地简洁明了,方便后续的PCB元器件布局。

(2)电路图中元器件的标注和数值应准确无误。

(3)电路图应注意信号线走向,避免交叉和环绕布线。

2. PCB元器件布局元器件布局是PCB设计中的一个重要环节。

它决定了元器件之间的电气性能和信号传输效果。

在PCB元器件布局中,需要注意以下几点:(1)元器件的布置要合理,避免元器件之间的相互干扰和电气噪声。

(2)元器件之间的连接要尽量短,减小信号传输的延迟和失真。

(3)元器件的引脚布局要考虑到信号线的无干扰连接,以及PCB板的布局限制。

3. 信号线走向信号线的走向和布局对于电子产品的性能和稳定性有着重要的影响。

在PCB设计中,需要注意以下几点:(1)尽可能采用单面布线,减小走线的长度和混杂度。

(2)避免信号线的交叉和环绕,以减小信号传输的噪声和失真。

(3)信号线要尽可能短,这有利于避免信号传输的延迟和失真。

4. PCB板的优化设计在PCB设计过程中,需要对PCB板进行一系列的优化设计,以提高电路板的性能和稳定性。

这些优化设计包括:(1)引脚路径的优化,避免路径重合和共用。

(2)走线的优化,避免走线的冗余和重复。

(3)PCB板的厚度优化,以达到最佳电气性能和结构强度。

(4)PCB板材料的优化,选择高品质材料以确保电气性能和耐用性。

总之,PCB设计是一项精细的工作,需要全面的技术和经验。

只有在不断优化和精益求精的基础上,才能设计出具有高性能和稳定性的电子产品。

【PCB】pcb100问

【PCB】pcb100问

PCB设计技巧百问93、在设计PCB板时,有如下两个叠层方案:叠层1》信号》地》信号》电源+1.5V》信号》电源+2.5V》信号》电源+1.25V》电源+1.2V》信号》电源+3.3V》信号》电源+1.8V》信号》地》信号叠层2》信号》地1》信号》电源+1.5V》信号》地》信号》电源+1.25V +1.8V》电源+2.5V +1.2V》信号》地》信号》电源+3.3V》信号》地》信号哪一种叠层顺序比较优选?对于叠层2,中间的两个分割电源层是否会对相邻的信号层产生影响?这两个信号层已经有地平面给信号作为回流路径。

应该说两种层叠各有好处。

第一种保证了平面层的完整,第二种增加了地层数目,有效降低了电源平面的阻抗,对抑制系统EMI有好处。

理论上讲,电源平面和地平面对于交流信号是等效的。

但实际上,地平面具有比电源平面更好的交流阻抗,信号优选地平面作为回流平面。

但是由于层叠厚度因素的影响,例如信号和电源层间介质厚度小于与地之间的介质厚度,第二种层叠中跨分割的信号同样在电源分隔处存在信号回流不完整的问题。

294、当信号跨电源分割时,是否表示对该信号而言,该电源平面的交流阻抗大?此时,如果该信号层还有地平面与其相邻,即使信号和电源层间介质厚度小于与地之间的介质厚度,信号是否也会选择地平面作为回流路径?没错,这种说法是对的,根据阻抗计算公式,Z=squa(L/C), 在分隔处,C变小,Z 增大。

当然此处,信号还与地层相邻,C比较大,Z较小,信号优先从完整的地平面上回流。

但是,不可避免会在分隔处产生阻抗不连续。

95、在使用protel 99se软件设计,处理器的是89C51,晶振12MHZ 系统中还有一个40KHZ的超声波信号和800hz的音频信号,此时如何设计PCB才能提供高抗干扰能力?对于89C51等单片机而言,多大的信号的时候能够影响89C51的正常工作?除了拉大两者之间的距离之外,还有没有其他的技巧来提高系统抗干扰的能力?PCB设计提供高抗干扰能力,当然需要尽量降低干扰源信号的信号变化沿速率,具体多高频率的信号,要看干扰信号是那种电平,PCB布线多长。

PCB设计技巧疑难解析

PCB设计技巧疑难解析

PCB设计技巧疑难解析PCB设计是现代电子产品研发的重要环节,它的设计质量和工艺水平直接影响着产品的性能和成本。

由于PCB设计所涉及的技术种类繁多,因此在实际工作中,设计师往往会面临各种疑难问题。

本文对一些经典的PCB设计疑难问题进行了深入探讨,以帮助设计师更好地解决设计难题。

1. 地址线的多层布线问题在PCB设计中,地址线的多层布线问题是非常常见的疑难。

当需要大规模布线的时候,地址线经常是设计师的一个瓶颈。

在这种情况下,设计师需要寻找一种简单有效的方式解决这个问题。

解决方案:一种常见的地址线布线方案是采用堆叠式布线。

在这个方案中,设计师可以将多个地址线位于同一个铜层的不同位置上,从而避免使用多个不同的铜层。

这种方法可以显著降低设计的复杂度,并减少焊盘或插座的数量。

2. 频率信号的传输问题在PCB设计中,频率信号的传输问题同样是一个常见的疑难问题。

频率信号的传输会受到时序和电磁干扰的影响,因此会产生一些意想不到的问题。

设计师需要寻找一种有效的方法,来解决这个问题。

解决方案:解决频率信号传输问题的方法之一是采用差分传输。

这种方法通过使用两条导线来传输信号,使得信号在两条导线上同时传输。

另外,设计师还可以采用延迟线和过滤器,来消除时序和电磁干扰。

3. PCB设计中的电源管理问题在PCB设计中,电源管理问题是一个非常复杂的问题。

电源管理涉及到多个方面,包括电源线路设计、电源分配、噪声滤波、稳压等。

设计师需要寻找一种有效的方法,来解决电源管理问题,以确保设计的可靠性和稳定性。

解决方案:解决电源管理问题的方法之一是使用多个电源线路。

通过使用多个电源线路,设计师可以将电源噪声和电源丢失的影响最小化。

此外,设计师还可以使用多个过滤器和稳压器,来进一步保护电源。

4. PCB布线的时序问题在PCB设计中,时序问题是一个非常常见的问题。

当信号的转换速度超过信号传输的速度时,会产生时序问题。

要解决这个问题,设计师需要寻找一种有效的方法,以最小化时序问题的影响。

pcb设计过程中注意的问题

pcb设计过程中注意的问题

PCB设计是电子产品开发中非常重要的一环,下面列举了在PCB 设计过程中需要注意的问题:
1. PCB尺寸:在设计PCB时,需要确定PCB的尺寸。

尺寸应根据实际需要进行选择,同时还需考虑到外形、连接器、散热器等因素。

2. PCB层数:在设计PCB时,需要确定PCB的层数。

层数应根据实际需要进行选择,同时还需考虑到板子的复杂度、信号传输的速度等因素。

3. 线宽线距:在设计PCB时,需要确定线宽线距。

线宽线距应根据实际需要进行选择,同时还需考虑到信号传输的速度、电流容量等因素。

4. 焊盘和孔的设计:在设计PCB时,需要合理设计焊盘和孔。

焊盘和孔应根据实际需要进行选择,同时还需考虑到焊接质量、通孔电阻等因素。

5. 电源分离:在设计PCB时,需要将电源分离。

电源分离可以避免干扰和电源噪声对信号的影响,提高系统性能。

6. 地线设计:在设计PCB时,需要合理设计地线。

地线应尽可能广泛,减小接地电阻,同时还需避免地环路和地线干扰。

7. 信号完整性:在设计PCB时,需要保证信号的完整性。

信号完整性可以通过合理的布局、线宽线距、层数、地线等因素来实现。

8. PCB布局:在设计PCB时,需要合理布局各个元件和线路。

布局应尽可能紧凑、规整,避免信号交叉、干扰等问题。

9. 电磁兼容性:在设计PCB时,需要考虑电磁兼容性。

电磁兼容性可以通过合理的布局、线宽线距、层数、地线等因素来实现。

总之,在PCB设计过程中,需要注意以上问题,以确保PCB设计的质量和可靠性,提高系统性能和稳定性。

关于pcb设计的方法与技巧

关于pcb设计的方法与技巧

关于pcb设计的方法与技巧PCB(Printed Circuit Board)设计是电子产品开发过程中至关重要的一环。

在设计一块高质量的PCB时,需要综合考虑电路功能、性能指标、尺寸限制、成本等诸多因素。

本文将围绕PCB设计的方法与技巧展开讨论,帮助您更好地理解与掌握这一领域的知识。

1. 初始设计前的准备工作在开始进行PCB设计前,我们需要明确项目需求并对电路原理进行充分的了解。

这包括对电子原件的选择、电路拓扑结构的优化以及信号完整性的考虑等。

了解板子的层次结构和尺寸要求对于后续的设计过程也至关重要。

2. 合理规划与布局PCB设计中,合理的规划与布局对于电路性能和电磁兼容性具有重要影响。

在进行布局时,应将耦合效应和信号完整性等考虑在内,避免信号跳线、干扰以及EMC(Electromagnetic Compatibility)问题的产生。

合理安排组件的位置和方向,有助于提高电路的可靠性和维修性。

3. 运用规范和设计原则PCB设计有许多规范和设计原则可供借鉴。

走线的宽度和间距应符合电流需求和阻抗控制要求;引脚的布线尽量采取最短路径,减少信号延迟;分析电路中的高频和低频信号,采取相应的技术手段提高信号完整性等。

通过遵循这些规范和原则,可以降低电路故障和性能问题的风险。

4. 选择合适的层数和堆叠方式在设计多层PCB时,选择合适的层数和堆叠方式对于电路性能和EMC效果具有重要影响。

通过合理的分层规划可以减小信号回流路径,提高信号完整性;通过模拟和数字信号的分层设计,可以有效隔离干扰和减小串扰。

在设计时需要根据具体应用场景和电路需求选择合适的层数和堆叠方式。

5. 考虑散热和线宽线距等参数PCB中的散热和线宽线距等参数直接影响着电路的性能和稳定性。

在设计中,要根据电流负载、环境温度和散热条件等因素合理设置散热凸起,并设计适当大小的散热孔;对于高速信号线,要根据信号频率和阻抗要求来选择合适的线宽线距以保证信号完整性。

PCB设计步骤及常见问题

PCB设计步骤及常见问题一、原理图设计1.画原理图的目的为画电路板图做准备。

2、使用元件库的原则只要载入必要和常用的元件库入内存,否则降低执行效率,占用更多系统资源。

3、对于特殊和新开发元件,需要生成新的元件和元件库,并将新元件库添加到元件库列表中。

4、注意具有电气意义和不电气意义的操作对象的使用。

5、元件的属性添加,注意编号、类型和封装,常用元件封装,特殊元件在封装库中找不到对应,须自建封装库,并将新建元件封装名填到Footprint属性中。

例:电阻、电容、二极管、三极管、单列直插、双列直插6、生成网络表二、画PCB板图1、建PCB编辑文件,装载封装,包括自制封装库。

2、根据机械尺寸确定PCB板大小,画安装孔。

3、调网络表一般情况,网络表出错主要是:(1)封装名不对*编辑原理图时封装名没有添对;*所添的封装在封装库中不存在或所在的封装库没有添加。

(2)元件管脚和封装焊盘之间没有对应关系。

4、调入网络表,手动布局,手动布线。

改动电源线与接地线要求线宽3、修改焊盘尺寸,放置汉字。

印制电路板的可靠性设计目前电子器材用于各类电子设备和系统仍然以印制电路板为主要装配方式。

实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。

例如,热敏电阻与散热片得很近,热敏电阻将不能正常工作。

因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法。

一、PCB设计基础知识1、印刷电路板(Printed circuit board,PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中。

如果在某样设备中有电子零件,那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。

除了固定各种小零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。

随着电子设备越来越复杂,需要的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。

标准的PCB长得就像这样。

裸板(上头没有零件)也常被称为[印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)]。

pcb板的创作与设计中遇到的问题及解决方法

pcb板的创作与设计中遇到的问题及解决方法【知识】主题:PCB板的创作与设计中遇到的问题及解决方法导语:PCB板作为电子产品中不可或缺的一部分,在创作和设计的过程中常常面临各种问题。

本文将从深度和广度的角度,全面评估PCB 板创作和设计中遇到的问题,并提供解决方法,以帮助读者更深入地理解和解决这些技术挑战。

一、PCB板创作与设计中常见问题1.1 接线布局错误导致的电路故障在PCB板创作和设计过程中,接线布局是一个非常关键的环节。

错误的接线布局可能会导致电路故障,甚至无法正常工作。

常见的问题包括相互干扰的信号线、电源线或地线不合理分布等。

这些问题可能会导致信号串扰、电源噪声以及辐射干扰等一系列问题。

解决方法:1. 仔细规划信号线、电源线和地线的布局,尽量避免它们的交叉和相互干扰。

2. 使用屏蔽罩或地平面屏蔽技术来减少干扰。

3. 使用合适的阻抗匹配和终端电阻来降低信号串扰。

1.2 高频电路设计困难在高频电路设计中,信号的频率和速度非常高,要求非常高的板线布局和元件参数选择。

许多设计师在高频电路设计中面临困难,如信号完整性、匹配网络、信号衰减等问题。

解决方法:1. 了解高频电路设计常用的技术和规范,如微波电路设计、EMC设计等。

2. 使用仿真工具进行模拟和验证,如SPICE、ADS等,以确保信号完整性和匹配网络性能。

3. 仔细选择高频器件和元件参数,根据实际需求进行调整。

1.3 PCB板材料选择问题PCB板材料的选择直接影响到电路性能、散热效果和可靠性。

常见的问题包括材料热传导性能不佳、介电常数过大等,这些问题可能会导致电路性能下降、工作温度过高等问题。

解决方法:1. 根据实际需求选择合适的PCB板材料,考虑其热传导性能、介电常数、机械强度等因素。

2. 注意材料的可靠性和供货渠道,选择知名品牌或可靠的供应商。

1.4 PCB板制造工艺问题PCB板的制造工艺是保证电路性能和可靠性的重要环节。

常见的问题包括线路走线粗细不一致、焊盘大小不合适等,这些问题可能会导致焊接不良、导线过热等问题。

PCB布局设计技巧及注意事项

PCB布局设计技巧及注意事项1.充分了解电路需求:在进行PCB布局设计之前,必须充分了解电路的功能需求、工作频率、电流和电压要求等。

2.分割电路区域:将电路划分成功能区域,以便更好地进行布局设计和进行信号分离。

比较大功率的模拟和数字电路应该互相分离,以避免相互干扰。

3.保持短信号路径:尽量保持信号路径的短,以减小信号传输延迟和电磁干扰。

特别是在高频电路中,短信号路径对保持信号完整性非常重要。

4.地线和电源线的布局:电源和地线是电路中非常重要的部分,它们的布局应该合理。

可以通过使用地平面、分层布线和电源滤波器等方法来提高电源和地线的性能。

5.优化电路排列:将经常交互的电路或元件放置在附近,以减小信号传输路径。

高频电路应尽量避免靠近噪声源,如开关电源和变压器等。

6.尽量避免环路:在PCB布局设计中,尽量避免形成环路,因为环路会引起干扰和电流循环,从而影响电路性能和可靠性。

7.地区分隔和隔离:将不同的电路区域进行分离和隔离,特别是模拟和数字电路之间,可以通过地隔离带、插入电源和电容隔离等方法,减小相互干扰。

8. 适当使用综合接地层:适当使用综合接地层(Ground Plane)可以大大减小电磁干扰和电容耦合。

综合接地层可以用来连接地线,同时还提供了屏蔽主板的作用。

9.选择合适的布线宽度:布线宽度对电流容量有很大影响,它不仅会影响信号传输的质量,还会影响电路的热分布。

因此,根据电流和信号频率等要求选择合适的布线宽度。

10.避免串扰和干扰:在高密度布局的电路中,串扰和干扰是常见问题,需要采取措施来减小它们的影响。

例如,使用屏蔽罩、距离间隔和交错布线等方法。

11.考虑热量分布:在布局设计时,需要考虑热量的分布和散热问题。

比如,高功率器件或集成电路应该离散热器件或散热器较近,以便快速散热。

12.进行仿真验证:在完成PCB布局设计之前,可以使用PCB设计软件进行仿真验证,以确保电路性能和信号完整性。

对于高频电路的布局设计,可以进行高频仿真和信号完整性分析等。

PCB布线与封装设计的技巧与注意事项

PCB布线与封装设计的技巧与注意事项随着电子技术的不断发展,印刷电路板(PCB)的设计已成为电子产品研发的关键环节。

在 PCB 设计中,布线和封装设计是至关重要的步骤。

本文将讨论一些 PCB 布线和封装设计的技巧和注意事项。

1. 确定信号传输路径在进行布线设计之前,首先要确定各个信号的传输路径。

不同的信号可能具有不同的要求,如高速信号和低速信号,在布线过程中应有相应的技巧。

高速信号通常需要更短的路径和更低的干扰,因此应尽量避免走线过长和与其他信号线的交叉。

而对于低速信号,较长的路径和一定的交叉可能较为可接受。

2. 避免信号干扰在 PCB 布线设计过程中,信号干扰是一个需要特别关注的问题。

干扰可能来自于多种因素,如电磁波辐射、互补耦合等。

为了避免干扰,可以采用以下几种技巧:a. 路径的平行:将信号线和地线、电源线尽量平行走线,减少互补耦合。

b. 信号间距:尽量保持信号线之间的距离,减少串扰。

c. 地线设计:合理设计和布线地线,确保地线的连续性和低电阻。

d. 电源线设计:电源线也需要注意良好的设计,以提供稳定的电源供应。

3. 封装设计封装是将电子元件集成到 PCB 上的重要步骤。

封装设计应考虑以下几个方面:a. 封装选型:根据元件的封装形式和封装材料的特性选择合适的封装。

封装形式有直插型、表面贴装型等,而封装材料的特性会直接影响 PCB 的可靠性和稳定性。

b. 封装布局:在 PCB 上布局时,要考虑元件之间的空间占用和布线的需求,避免因封装设计不合理导致布线困难。

c. 热管理:对于高功耗元件,应考虑热管理的问题,合理设计散热结构和散热装置,以保持元件在正常工作温度范围内工作。

4. 地线与电源线设计地线和电源线的设计是 PCB 布线中的重点。

在 PCB 布局和订线过程中,应注意以下几点:a. 地线分割:将地线分为模拟地和数字地,减少干扰和串扰。

b. 地线连续性:保持地线的连续性是减少干扰的重要手段。

c. 电源线布线:电源线的路径应尽量短,减小电压损耗和电源波动。

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Q:请问就你个人观点而言:针对模拟电路(微波、高频、低频)、数字电路(微波、高频、低频)、模拟和数字混合电路(微波、高频、低频),目前PCB设计哪一种EDA工具有较好的性能价格比(含仿真)?可否分别说明。

A:限于本人应用的了解,无法深入地比较EDA工具的性能价格比,选择软件要按照所应用范畴来讲,我主张的原则是够用就好。

常规的电路设计,INNOVEDA 的PADS 就非常不错,且有配合用的仿真软件,而这类设计往往占据了70%的应用场合。

在做高速电路设计,模拟和数字混合电路,采用Cadence的解决方案应该属于性能价格比较好的软件,当然Mentor的性能还是非常不错的,特别是它的设计流程管理方面应该是最为优秀的。

以上观点纯属个人观点!Q:当一个系统中既存在有RF小信号,又有高速时钟信号时,通常我们采用数/模分开布局,通过物理隔离、滤波等方式减少电磁干扰,但是这样对于小型化、高集成以及减小结构加工成本来说当然不利,而且效果仍然不一定满意,因为不管是数字接地还是模拟接地点,最后都会接到机壳地上去,从而使得干扰通过接地耦合到前端,这是我们非常头痛的问题,想请教专家这方面的措施。

A:既有RF小信号,又有高速时钟信号的情况较为复杂,干扰的原因需要做仔细的分析,并相应的尝试用不同的方法来解决。

要按照具体的应用来看,可以尝试一下以下的方法。

0:存在RF小信号,高速时钟信号时,首先是要将电源的供应分开,不宜采用开关电源,可以选用线性电源。

1:选择RF小信号,高速时钟信号其中的一种信号,连接采用屏蔽电缆的方式,应该可以。

2:将数字的接地点与电源的地相连(要求电源的隔离度较好),模拟接地点接到机壳地上。

3:尝试采用滤波的方式去除干扰。

Q:线路板设计如果考虑EMC,必定提高不少成本。

请问如何尽可能的答道EMC要求,又不致带太大的成本压力?谢谢。

A:在实际应用中仅仅依靠印制板设计是无法从根本上解决问题的,但是我们可以通过印制板来改善它:合理的器件布局,主要是感性的器件的放置,尽可能的短的布线连接,同时合理的接地分配,在可能的情况下将板上所有器件的Chassis ground 用专门的一层连接在一起,设计专门的并与设备的外壳紧密相连的结合点。

在选择器件时,应就低不就高,用慢不用快的原则。

Q:我希望PCB方面:1.做PCB的自动布线。

2.(1)+热分析3.(1)+时序分析4.(1)+阻抗分析5.(1)+(2)+(3)6.(1)+(3)+(4)7.(1)+(2)+(3)+(4)我应当如何选择,才能得到最好的性价比。

我希望PLD方面:VHDL编程--》仿真--》综合--》下载等步骤,我是分别用独立的工具好?还是用PLD芯片厂家提供的集成环境好?A:目前的pcb设计软件中,热分析都不是强项,所以并不建议选用,其它的功能1.3.4可以选择PADS或Cadence 性能价格比都不错。

PLD的设计的初学者可以采用PLD芯片厂家提供的集成环境,在做到百万门以上的设计时可以选用单点工具。

Q:pcb设计中需要注意哪些问题?A:PCB设计时所要注意的问题随着应用产品的不同而不同。

就象数字电路与仿真电路要注意的地方不尽相同那样。

以下仅概略的几个要注意的原则。

1、PCB层叠的决定;包括电源层、地层、走线层的安排,各走线层的走线方向等。

这些都会影响信号品质,甚至电磁辐射问题。

2、电源和地相关的走线与过孔(via)要尽量宽,尽量大。

3、不同特性电路的区域配置。

良好的区域配置对走线的难易,甚至信号质量都有相当大的关系。

4、要配合生产工厂的制造工艺来设定DRC (Design Rule Check)及与测试相关的设计(如测试点)。

其它与电气相关所要注意的问题就与电路特性有绝对的关系,例如,即便都是数字电路,是否注意走线的特性阻抗就要视该电路的速度与走线长短而定。

Q:在高速PCB设计时我们使用的软件都只不过是对设置好的EMC、EMI规则进行检查,而设计者应该从那些方面去考虑EMC、EMI的规则呢怎样设置规则呢我使用的是CADENCE公司的软件。

A:一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面. 前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz). 所以不能只注意高频而忽略低频的部分.一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB迭层的安排, 重要联机的走法, 器件的选择等, 如果这些没有事前有较佳的安排, 事后解决则会事倍功半, 增加成本. 例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器, 高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射, 器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分, 选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声. 另外, 注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loop impedance尽量小)以减少辐射. 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围. 最后, 适当的选择PCB与外壳的接地点(chassis ground)。

Q:线路板设计如果考虑EMC,必定提高不少成本。

请问如何尽可能的答道EMC要求,又不致带太大的成本压力?谢谢。

A:PCB板上会因EMC而增加的成本通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了ferrite bead、choke等抑制高频谐波器件的缘故。

除此之外,通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求。

以下仅就PCB板的设计技巧提供几个降低电路产生的电磁辐射效应。

1、尽可能选用信号斜率(slew rate)较慢的器件,以降低信号所产生的高频成分。

2、注意高频器件摆放的位置,不要太靠近对外的连接器。

3、注意高速信号的阻抗匹配,走线层及其回流电流路径(return current path),以减少高频的反射与辐射。

4、在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声。

特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需。

5、对外的连接器附近的地可与地层做适当分割,并将连接器的地就近接到chassis ground。

6、可适当运用ground guard/shunt traces在一些特别高速的信号旁。

但要注意guard/shunt traces对走线特性阻抗的影响。

7、电源层比地层内缩20H,H为电源层与地层之间的距离。

Q:在高速PCB设计时为了防止反射就要考虑阻抗匹配,但由于PCB的加工工艺限制了阻抗的连续性而仿真又仿不到,在原理图的设计时怎样来考虑这个问题?另外关于IBIS模型,不知在那里能提供比较准确的IBIS模型库。

我们从网上下载的库大多数都不太准确,很影响仿真的参考性。

A:在设计高速PCB电路时,阻抗匹配是设计的要素之一。

而阻抗值跟走线方式有绝对的关系,例如是走在表面层(microstrip)或内层(stripline/double stripline),与参考层(电源层或地层)的距离,走线宽度,PCB材质等均会影响走线的特性阻抗值。

也就是说要在布线后才能确定阻抗值。

一般仿真软件会因线路模型或所使用的数学算法的限制而无法考虑到一些阻抗不连续的布线情况,这时候在原理图上只能预留一些terminators(端接),如串联电阻等,来缓和走线阻抗不连续的效应。

真正根本解决问题的方法还是布线时尽量注意避免阻抗不连续的发生。

IBIS模型的准确性直接影响到仿真的结果。

基本上IBIS可看成是实际芯片I/O buffer等效电路的电气特性资料,一般可由SPICE模型转换而得(亦可采用测量,但限制较多),而SPICE的资料与芯片制造有绝对的关系,所以同样一个器件不同芯片厂商提供,其SPICE的资料是不同的,进而转换后的IBIS模型内之资料也会随之而异。

也就是说,如果用了A厂商的器件,只有他们有能力提供他们器件准确模型资料,因为没有其它人会比他们更清楚他们的器件是由何种工艺做出来的。

如果厂商所提供的IBIS不准确,只能不断要求该厂商改进才是根本解决之道。

Q:通常Protel比较流行,市面上的书也多。

请介绍一下Protel,PowerPCB,orCAD等软件的优劣和适用场合。

谢谢。

A:我没有太多使用这些软件的经验, 以下仅提供几个比较的方向:1、使用者的接口是否容易操作;2、推挤线的能力(此项关系到绕线引擎的强弱);3、铺铜箔编辑铜箔的难易;4、走线规则设定是否符合设计要求;5、机构图接口的种类;6、零件库的创建、管理、调用等是否容易;7、检验设计错误的能力是否完善;首先谢谢专家对本人上一个问题的解答。

这次想请教关于仿真的问题。

关于RF电路的PCB仿真,特别是涉及到EMC方面的仿真,我们正在寻求合适的工具。

目前在用的Agilent的ADS工具不少人觉得技术支持不够。

A:提供两个厂商给你参考:1、APSim ()2、Ansoft ()Q:(1)PROTEL98 中如何干预自动布线的走向?(2)PROTEL98 中PCB板上已经有手工布线,如何设置,在自动布线时才能不改变PCB板上已经布好的线条?A:抱歉,我没有使用Protel的经验所以无法给你建议。

Q:当一块PCB板中有多个数/模功能块时,常规做法是要将数/模地分开,并分别在一点相连。

这样,一块PCB 板上的地将被分割成多块,而且如何相互连接也大成问题。

但有人采用另外一种办法,即在确保数/模分开布局,且数/模信号走线相互不交叉的情况下,整个PCB板地不做分割,数/模地都连到这个地平面上,这样做有何道理,请专家指教。

A:将数/模地分开的原因是因为数字电路在高低电位切换时会在电源和地产生噪声,噪声的大小跟信号的速度及电流大小有关。

如果地平面上不分割且由数字区域电路所产生的噪声较大而模拟区域的电路又非常接近,则即使数模信号不交叉,模拟的信号依然会被地噪声干扰。

也就是说数模地不分割的方式只能在模拟电路区域距产生大噪声的数字电路区域较远时使用。

另外,数模信号走线不能交叉的要求是因为速度稍快的数字信号其返回电流路径(return current path)会尽量沿着走线的下方附近的地流回数字信号的源头,若数模信号走线交叉,则返回电流所产生的噪声便会出现在模拟电路区域内。

Q:请问专家GSM手机PCB设计有什么要求和技巧?A:手机PCB设计上的挑战在于两个地方:一是板面积小,二是有RF的电路。

因为可用的板面积有限,而又有数个不同特性的电路区域,如RF电路、电源电路、话音模拟电路、一般的数字电路等,它们都各有不同的设计需求。

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