關(guān)于PCB設計必須掌握的基礎知識

　　想要成為一名硬件工程師首先必須掌握的就是PCB的設計與繪制，這里我們?yōu)榇蠹艺砹藥讞l設計技巧。

　　1、如果設計的電路系統中包含FPGA器件，則在繪制原理圖前必需使用Quartus II軟件對管腳分配進(jìn)行驗證。(FPGA中某些特殊的管腳是不能用作普通IO的)。

　　2、4層板從上到下依次為：信號平面層、地、電源、信號平面層;6層板從上到下依次為：信號平面層、地、信號內電層、信號內電層、電源、信號平面層。6層以上板(優(yōu)點(diǎn)是：防干擾輻射)，優(yōu)先選擇內電層走線(xiàn)，走不開(kāi)選擇平面層，禁止從地或電源層走線(xiàn)(原因：會(huì )分割電源層，產(chǎn)生寄生效應)。

　　3、多電源系統的布線(xiàn)：如FPGA+DSP系統做6層板，一般至少會(huì )有3.3V+1.2V+1.8V+5V。

　　3.3V一般是主電源，直接鋪電源層，通過(guò)過(guò)孔很容易布通全局電源網(wǎng)絡(luò );

　　5V一般可能是電源輸入，只需要在一小塊區域內鋪銅。且盡量粗(你問(wèn)我該多粗——能多粗就多粗，越粗越好);

　　1.2V和1.8V是內核電源(如果直接采用線(xiàn)連的方式會(huì )在面臨BGA器件時(shí)遇到很大困難)，布局時(shí)盡量將1.2V與1.8V分開(kāi)，并讓1.2V或1.8V內相連的元件布局在緊湊的區域，使用銅皮的方式連接，如圖：

　　總之，因為電源網(wǎng)絡(luò )遍布整個(gè)PCB，如果采用走線(xiàn)的方式會(huì )很復雜而且會(huì )繞很遠，使用鋪銅皮的方法是一種很好的選擇!

　　4、鄰層之間走線(xiàn)采用交叉方式：既可減少并行導線(xiàn)之間的電磁干擾(高中學(xué)的哦)，又方便走線(xiàn)。

　　5、模擬數字要隔離，怎么個(gè)隔離法?布局時(shí)將用于模擬信號的器件與數字信號的器件分開(kāi)，然后從AD芯片中間一刀切!

　　模擬信號鋪模擬地，模擬地/模擬電源與數字電源通過(guò)電感/磁珠單點(diǎn)連接。

　　6、基于PCB設計軟件的PCB設計也可看做是一種軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，軟件工程最注重“迭代開(kāi)發(fā)”的思想，我覺(jué)得PCB設計中也可以引入該思想，減少PCB錯誤的概率。

　　(1) 原理圖檢查，尤其注意器件的電源和地(電源和地是系統的血脈，不能有絲毫疏忽);

　　(2) PCB封裝繪制(確認原理圖中的管腳是否有誤);

　　(3) PCB封裝尺寸逐一確認后，添加驗證標簽，添加到本次設計封裝庫;

　　(4) 導入網(wǎng)表，邊布局邊調整原理圖中信號順序(布局后不能再使用OrCAD的元件自動(dòng)編號功能);

　　(5) 手工布線(xiàn)(邊布邊檢查電源地網(wǎng)絡(luò )，前面說(shuō)過(guò)：電源網(wǎng)絡(luò )使用鋪銅方式，所以少用走線(xiàn));

　　總之，PCB設計中的指導思想就是邊繪制封裝布局布線(xiàn)邊反饋修正原理圖(從信號連接的正確性、信號走線(xiàn)的方便性考慮)。

　　7、晶振離芯片盡量近，且晶振下盡量不走線(xiàn)，鋪地網(wǎng)絡(luò )銅皮。多處使用的時(shí)鐘使用樹(shù)形時(shí)鐘樹(shù)方式布線(xiàn)。

　　8、連接器上信號的排布對布線(xiàn)的難易程度影響較大，因此要邊布線(xiàn)邊調整原理圖上的信號(但千萬(wàn)不能重新對元器件編號)。

　　9、多板接插件的設計：

　　(1) 使用排線(xiàn)連接：上下接口一致;

　　(2) 直插座：上下接口鏡像對稱(chēng)，如下圖：

　　10、模塊連接信號的設計：

　　(1) 若2個(gè)模塊放置在PCB同一面，則管教序號大接小小接大(鏡像連接信號);

　　(2) 若2個(gè)模塊放在PCB不同面，則管教序號小接小大接大。

　　這樣做能放置信號像上面的右圖一樣交叉。當然，上面的方法不是定則，我總是說(shuō)，凡事隨需而變(這個(gè)只能自己領(lǐng)悟)，只不過(guò)在很多情況下按這種方式設計很管用罷了。

　　11、電源地回路的設計：

　　上圖的電源地回路面積大，容易受電磁干擾。

　　上圖通過(guò)改進(jìn)——電源與地線(xiàn)靠近走線(xiàn)，減小了回路面積，降低了電磁干擾(679/12.8，約54倍)。因此，電源與地盡量應該靠近走線(xiàn)!而信號線(xiàn)之間則應該盡量避免并行走線(xiàn)，降低信號之間的互感效應。