在集成電路應(yīng)用設(shè)計中,項目原理圖設(shè)計完成之后,就需要進(jìn)行PCB布板的設(shè)計,PCB設(shè)計是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié),設(shè)計結(jié)果的優(yōu)劣直接影響整個設(shè)計功能。
因此,合理高效的PCB Layout是芯片電路設(shè)計調(diào)試成功中至關(guān)重要的一步,本次我們就來簡單講一講PCB Layout的設(shè)計要點。
一、PCB layout設(shè)計要點
1、元器件封裝選擇
電阻選擇: 所選電阻耐壓、最大功耗及溫度不能超出使用范圍。
電感選擇: 所選電感有效值電流、峰值電流必須大于實際電路中流過的電流。
2、電路設(shè)計常見干擾
串?dāng)_: 設(shè)計線路平行走線距離過長時, 導(dǎo)線間的互容、互感將能量耦合至相鄰的傳輸線??梢酝ㄟ^以下方法減少串?dāng)_影響。
(1)加入安全走線
(2)實際時盡量讓相鄰走線互相垂直
(3)每走一段距離的平行線,增大兩者間的間距
反射:由于布線的彎角、分支太多造成傳輸線上阻抗不匹配,可以通過減少線路上的彎角及分支線或者避免直角走線及分支線補(bǔ)強(qiáng)來進(jìn)行改善。
3、確認(rèn)接地方式
單點接地(適用于低頻電路):所有的電路接地線接到公共地線同一點, 接線簡單且減少地線回路相互干擾。
多點接地(適用于多層板電路/高頻電路):系統(tǒng)內(nèi)部各部分就近接地,提供較低的接地阻抗。
關(guān)于單點接地和多點接地,作者之前寫過一篇文章,點擊查看:單點接地 or 多點接地?
4、增加濾波、旁路電容
為保證輸入/輸出電壓穩(wěn)定,增加輸入/輸出電容。
在電源和IC間增加旁路電容,以保證輸入電壓穩(wěn)定并濾除高頻噪聲。
5、阻抗位置設(shè)計
相對來說阻抗越高的位置,越容易被干擾,如下為一同步降壓芯片的PCB阻抗位置設(shè)計。
**二、PCB layout設(shè)計技巧
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**1、電源/地線處理
**
既使在整個PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產(chǎn)品的性能下降,布線時盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號線。對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路不能使用該方法)。用大面積敷銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?;蚴亲龀啥鄬影?,電源、地線各占用一層。
2、數(shù)字和模擬電路的共地處理
數(shù)字電路與模擬電路的共地處理:數(shù)字電路與模擬電路共同存在時,布線需要考慮之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。
數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整個PCB對外連接界只有一個端口,所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的端口處(如插頭等), 數(shù)字地與模擬地有一點短接,請注意,只有一個連接點。
3、信號線分布層
信號線布在電源(地)層上:在多層印制板布線時,由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會造成浪費也會給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。
4、信號流向設(shè)計
PCB布局設(shè)計時,應(yīng)充分遵守沿信號流向直線放置的設(shè)計原則,盡量避免來回環(huán)繞。
三、PCB layout設(shè)計實例
**layout設(shè)計建議:
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2、VCC-GND(CVCC) / VB-VS(CBS)電容盡可能靠近芯片;
3、芯片散熱焊盤加一定數(shù)量過孔并且與GND相連接(增加散熱、減小寄生電感);
4、GND布線直接與MOSFET源極相連接,且避免與源極-漏極間大電流路徑相重合, VS同理GND布線原則(避免功率回路與驅(qū)動回路重合);
5、HO/LO布線盡量寬(60mil-100mil,驅(qū)動電流比較高,降低寄生電感的影響);
6、LIN/HIN邏輯輸入端口盡量遠(yuǎn)離HS布線(避免過高的電壓擺動干擾到輸入信號);
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