電子互連設計注意事項：利用可信設計原則優(yōu)化PCB互連

設計一個(gè)高效且有效地達到目標規格的印刷電路板（PCB）是一個(gè)挑戰，需要密切關(guān)注大量細節。

挑戰升級指數當您設計一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，需要使用多個(gè)電路板通過(guò)電子互連. 當你試圖在一個(gè)多電路板組件中容納所有變量時(shí)，你可能會(huì )想扯掉你的頭發(fā)可靠的提示和注意事項這可以使整個(gè)過(guò)程更加順利，也不會(huì )讓人感到緊張。

通過(guò)剛撓PCB互連連接

雖然就功能而言，多電路板解決方案可能不是最佳方法，但有一些原因說(shuō)明您必須使用這種方法。

它可以是簡(jiǎn)單的事情，如適應嚴格的外形或者需要輕松隔離電源或敏感信號. 您可能會(huì )被指控使用“現成”板與特定組件或自定義板（如LCD顯示器）進(jìn)行對話(huà)。堆疊電路板的其他原因可能包括為將來(lái)的擴展而設計（比如普通的Arduino shields），有多種設計配置（可能是基本版本和高級版本），或者只是使您的設計模塊化（一種混合和匹配）。

可以部署一個(gè)單獨的板來(lái)處理特定于跟蹤的應用程序中的特定任務(wù)，例如用于電容觸摸、感應充電或自定義電阻的跟蹤路由。

堆積的PCB

不管是什么原因，記住一些最佳實(shí)踐專(zhuān)注于細節將幫助你以最小的難度實(shí)現你的產(chǎn)品目標。

例如，當多個(gè)電路板需要相互通信時(shí)，管腳數會(huì )增加，元件密度（這可能會(huì )導致信號完整性問(wèn)題）增加測試時(shí)間，從而制造出更復雜的產(chǎn)品。成品的生命周期耐久性也會(huì )受到連接板數量增加的影響。

道路上會(huì )有一些坎坷，但如果你堅持一個(gè)好的計劃，并采用合理的原則來(lái)減少常見(jiàn)的陷阱和風(fēng)險，最終的印刷電路板、PCB互連和應用程序將反映出同樣的質(zhì)量準備水平。

與經(jīng)驗豐富的PCB制造對于復雜的項目來(lái)說(shuō)，裝配供應商的工程師們在準備制造和組裝電子互連時(shí)，他們已經(jīng)與多個(gè)布局一起工作并修改了這些布局。

把一個(gè)好的印刷電路板計劃寫(xiě)在紙上，首先要有一個(gè)正確的整體產(chǎn)品目標、市場(chǎng)/客戶(hù)洞察力和目標規格. 從這個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始，您可以開(kāi)始設計電路板和其他需要協(xié)同工作的組件。

這通常發(fā)生在你喜歡的地方PCB設計軟件. 有很多可用的工具，但是你應該使用一個(gè)善于組合的工具 設計PCBA使用三維可視化容納PCB堆疊，如Altium Designer或Cadence的PCB布局工具

使用設計軟件時(shí)，請簡(jiǎn)化視圖以查看板之間的拆分平面和返回路徑。如果數字信號必須穿過(guò)功率基準面上的一個(gè)裂縫，則使用一個(gè)或兩個(gè)平面去耦電容器（100nF）關(guān)閉有問(wèn)題的信號。

另一個(gè)經(jīng)驗法則是避免并行和橫向路由跟蹤，因為它們會(huì )導致大量PCB串擾而不是那些垂直排列的。由于這些痕跡比它們厚得多，所以當它們相互重疊時(shí)會(huì )吸收更多的輻射。

將它們設計成垂直的，可以減少從一個(gè)軌跡到另一個(gè)軌跡的整體耦合。

并行路由跟蹤–糟糕的設計實(shí)踐

上面的并行跟蹤設計示例是一個(gè)糟糕的實(shí)踐。

然而，寬邊跟蹤設計有時(shí)是故意的，并計算到他們的PCB設計中。如果您沒(méi)有這種設計經(jīng)驗，我們強烈建議您使用這種設計。下圖是一個(gè)故意的側面設計

橫向路由跟蹤

PCB設計的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應遵循從最終原理圖開(kāi)始的工作流程，并遵循以下步驟：

• 制定零件清單

• 在設計軟件中為每個(gè)元件的放置創(chuàng )建PCB布局

• 定義組件的布線(xiàn)

• 確定如何測試以驗證性能是否符合規范

• 制定制造計劃和程序

用于連接到另一個(gè)PCB的擴展頭示例
形象學(xué)分：樹(shù)莓派基金會(huì ) )

連接多個(gè)電路板的一種常見(jiàn)方法是將多個(gè)電路板堆疊在一起，用連接器將電路板分開(kāi)。在設計要堆疊的電路板時(shí)，需要仔細規劃基板，以減少阻抗不連續、信號耦合和過(guò)多的電磁輻射。

所有信號層應與不間斷基準面相鄰并緊密耦合。

緊密耦合的平面降低了頂端的交流阻抗，并顯著(zhù)降低了電磁輻射。通過(guò)在飛機之間傳輸高速信號，進(jìn)一步減少了輻射。

堆疊電路板–互連的公/母連接器在紅色框中突出顯示

在整個(gè)設計工作流程中，一定要考慮如何將測試集成到整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)計劃中。連接的電路板將需要額外和更復雜的測試，以確保信號強度和其他操作規范得到滿(mǎn)足。在設計過(guò)程中融入這一點(diǎn)要比完成后返回要容易得多。

飛行探針試驗

測試中需要解決哪些參數？

一般來(lái)說(shuō)，應測試對噪聲敏感的任何高速信號或軌跡. 一些例子包括串行接口（SPI、I2C、UART等）、模擬信號（如預放大的傳感器測量值）、音頻信號和可能會(huì )出現電壓降的高功率記錄道，具體取決于電流的流動(dòng)量以及跡線(xiàn)和連接器插腳上是否有足夠的銅。

裸板ATG飛針試驗

在設計階段考慮制造過(guò)程對未來(lái)可重復建設以及在發(fā)生故障時(shí)如何維修產(chǎn)品。

為制造而設計通常意味著(zhù)將測試點(diǎn)納入總體設計。測試點(diǎn)通常放置在電路板的邊緣，以便于將探頭連接到電路以評估電壓。

根據您的設計，您可能需要一個(gè)簡(jiǎn)單的裸板測試或更復雜的功能測試，而電路板通電。董事會(huì )辦公室可以有飛行探測器和編程與您的測試點(diǎn)墊的位置。

裸印制電路板的微裂紋飛針試驗

為將來(lái)的可維護性而設計是一個(gè)重要的考慮因素，因為您可能需要在產(chǎn)品使用后進(jìn)行故障排除或維修，可能會(huì )損壞或以其他方式失去功能。

重要的是要設計一種機制，以便在板連接時(shí)探測整個(gè)組件，例如在多個(gè)板之間使用軟電纜。電纜束取代了直插式剛性連接，您可以翻轉電路板，在通電的情況下更容易接近探頭。

高速設計的互連性，如通信接口的時(shí)鐘信號和觸發(fā)器，需要特別考慮以確保系統性能，尤其是在低功耗環(huán)境中。除其他因素外，需要采取措施減少串擾和過(guò)量噪聲的產(chǎn)生。

阻抗匹配也很重要，因為它可以最大限度地提高功率傳輸，并在高速下最小化信號反射。在高速下，從低阻抗源傳輸到高阻抗源的信號將使其相位前后翻轉180度，而不必對每一端進(jìn)行適當的端接。

這里有個(gè)提示：對于高速SPI通信，您需要考慮在連接到外部板之前添加串聯(lián)電阻或緩沖器。您使用的電阻直接與您的PCB跟蹤阻抗有關(guān)。使用太少會(huì )消耗大量電流。使用過(guò)多的電阻對改善信號傳輸幾乎沒(méi)有影響。

非車(chē)載連接前的串聯(lián)電阻器

對于高速信號，連接器上每隔一個(gè)插腳之間有一個(gè)接地是有幫助的（例如，插腳1=電源，插腳3=觸發(fā)器1，插腳5=觸發(fā)器2，插腳7=觸發(fā)器3，插腳2、4、6和8都是接地）。這有助于減少電感耦合和串擾。

這是一些可靠的提示和注意事項當設計多氯聯(lián)苯的有效互連時(shí)。首先，請記住產(chǎn)品目標和市場(chǎng)。從好開(kāi)始設計軟件，通過(guò)工作流程在你的第一塊板子被旋轉之前，你需要考慮關(guān)鍵的設計、測試、制造和服務(wù)。

當你研究不同的元件時(shí)，你可以采取多種方法來(lái)組裝你的電路板。當然，互聯(lián)網(wǎng)有著(zhù)豐富的信息，但在試圖通過(guò)營(yíng)銷(xiāo)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行斗爭時(shí)，它可能會(huì )勢不可擋。

與制造商代表會(huì )面是了解新產(chǎn)品的好方法，但是，同樣，你遇到的是一個(gè)銷(xiāo)售人員，他最終試圖讓你購買(mǎi)產(chǎn)品。但是，制造商愿意分享專(zhuān)業(yè)知識并為您提供對行業(yè)標準的洞察，過(guò)去的經(jīng)驗和樣本可以是一個(gè)偉大的資源