初學(xué)者PCB設計錯誤避坑指南

在開(kāi)始 PCB 設計時(shí)，通常將過(guò)程視為簡(jiǎn)單的“連接點(diǎn)”：只要建立了連接，如何建立這些連接并不是特別重要。

不幸的是，這與事實(shí)相去甚遠。作為 PCB 設計工程師，尤其是隨著(zhù)電子設備的速度不斷提高和排放標準越來(lái)越嚴格，我們需要關(guān)注 PCB 和我們的互連最復雜的細節。如果我們不小心，我們可能會(huì )面臨信號完整性和電磁兼容性差的風(fēng)險。

在過(guò)去幾年中審查了許多其他 PCB 設計工程師的 PCB，并回顧了我的一些第一個(gè) PC 板設計，其中很多都是常見(jiàn)的，不幸的是錯誤的發(fā)生。

本文旨在說(shuō)明前五個(gè)初學(xué)者 PCB 設計錯誤以及我們可以采取哪些措施來(lái)避免這些錯誤。讓我們開(kāi)始吧！

走線(xiàn)間距

制造商將有他們可以制造的最小間隙。所需間隙越小，電路板通常成本越高。

一個(gè)常見(jiàn)的初學(xué)者錯誤是假設簡(jiǎn)單地堅持最小允許或可制造的間隙是要走的路。如上所示，所有信號類(lèi)型的走線(xiàn)都打包在一起，僅受設計規則的限制，即制造商允許的最小走線(xiàn)間距。

不幸的是，這不僅更難制造，而且容易導致 PCB 良率降低，而且這種布線(xiàn)方式顯著(zhù)增加了走線(xiàn)間的耦合，從而導致串擾和噪聲增加。

特別是，除非無(wú)法避免，否則不能使用長(cháng)長(cháng)的間隔緊密、平行運行的走線(xiàn)。

因此，我們的第一個(gè)簡(jiǎn)單技巧是在走線(xiàn)之間留出足夠的間距。根據經(jīng)驗，這至少是信號層與相鄰參考層之間間距的三倍。例如，對于 0.11mm 的電介質(zhì)厚度，我們希望有最小 0.33mm 的走線(xiàn)間距 - 但最好更大。

走線(xiàn)寬度

另一個(gè)常見(jiàn)的初學(xué)者 PCB 設計錯誤是對任何類(lèi)型的走線(xiàn)使用相同的走線(xiàn)寬度?？梢允菐щ娮呔€(xiàn)、高阻抗節點(diǎn)、高速信號等等。

在整個(gè)設計中使用相同的走線(xiàn)寬度可能很方便，但它肯定不是最優(yōu)的。

跡線(xiàn)及其寬度應根據各種因素確定大小。例如，承載較大電流的走線(xiàn)應該更寬，高阻抗和敏感信號走線(xiàn)需要更細，而射頻信號的走線(xiàn)通常需要控制阻抗。

很多人會(huì )感到驚訝，例如，一條 0.2 毫米寬的走線(xiàn)可以處理高達約 1 安培的電流，而溫升僅為 20 攝氏度！

過(guò)孔環(huán)鉆比

與走線(xiàn)的情況一樣，通孔的尺寸也需要適當。對于過(guò)孔，我們有兩個(gè)主要參數需要確定?？偼字睆胶豌@孔直徑。從通孔直徑中減去鉆頭，然后將結果減半，得到環(huán)形環(huán)。

制造商對鉆頭直徑和環(huán)形圈的能力最低。初學(xué)者 PCB 設計人員通常會(huì )使鉆頭直徑太大或太小，或者環(huán)形圈太小而無(wú)法可靠地制造（如果有的話(huà)?。?。

我對“標準”通孔的建議是 0.7 毫米直徑和 0.3 毫米鉆頭。這樣的通孔可以輕松攜帶大約一到兩安培的電流。

去耦

對于新手 PCB 設計工程師來(lái)說(shuō)，適當的去耦是一個(gè)經(jīng)常被忽視的方面。然而不幸的是，解耦對于行為良好且功能正常的系統至關(guān)重要。

低阻抗連接的良好去耦可確保在短時(shí)間內向需要大量能量的 IC 正確供電。隨著(zhù) IC 上升和下降時(shí)間的減少，以及電流需求的增加，這成為一個(gè)更關(guān)鍵的問(wèn)題。

我們可以通過(guò)將去耦電容放置在相關(guān) IC 引腳附近、使用短而寬的走線(xiàn)以及將電源過(guò)孔彼此靠近放置來(lái)實(shí)現良好的去耦。

參考平面

最后一個(gè)技巧是在您的設計中使用可靠的參考（最常見(jiàn)的是“GND”或“0V”平面）。

大量的設計工程師只關(guān)心信號的前向路徑。然而，信號和電力在閉環(huán)中傳播，需要返回源頭。

事實(shí)證明，當在 PCB 上布置 AC（頻率大于幾 kHz）走線(xiàn)時(shí)，返回電流會(huì )瞬間在下面的平面中。這是由于包含信號實(shí)際能量并在走線(xiàn)和平面之間產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。

因此，我們需要確保對于交流信號，我們在正下方有一個(gè)參考平面。這可以是 0V，或者在某些情況下，是合適的參考電源平面。我們還需要確保我們不會(huì )在這個(gè)參考平面上創(chuàng )建任何大的空隙或裂痕，如果這樣做 - 我們不會(huì )在信號層上用跡線(xiàn)穿過(guò)這些裂痕。這樣做會(huì )產(chǎn)生嚴重的 EMI 問(wèn)題。