PCB設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

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PCB設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

你了解PCB設(shè)計(jì)嗎？你知道電源適配器PCB板設(shè)計(jì)前要做那些準(zhǔn)備么？今天就讓玖琪電源帶你一起學(xué)習(xí)一下PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)吧！
1．前期準(zhǔn)備
包括準(zhǔn)備元件庫(kù)和原理圖。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前，必須先確定設(shè)計(jì)策略，這樣才能指導(dǎo)諸如選擇元器件、確定工藝和控制PCB生產(chǎn)等工作。就信號(hào)完整性而言，應(yīng)預(yù)行調(diào)研，以形成規(guī)則或設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，從而確保設(shè)計(jì)結(jié)果不出現(xiàn)明顯的信號(hào)完整性問(wèn)題、串?dāng)_問(wèn)題或時(shí)序問(wèn)題。有些IC制造商提供設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，然而這樣的準(zhǔn)則可能存在一定的局限性，按照這樣的準(zhǔn)則可能根本設(shè)計(jì)不了滿(mǎn)足信號(hào)完整性要求的PCB。PCB元件封裝庫(kù)要求較高，它直接影響PCB的安裝；原理圖SCH元件庫(kù)要求相對(duì)寬松，但要注意定義好管腳屬性和與PCB元件封裝庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2．PCB的疊層
電路板的疊層安排是對(duì)PCB的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。疊層設(shè)計(jì)如有缺陷，將后面影響到電源適配器的EMC性能。與制造和成本分析人員交流，可以確定PCB的疊層誤差，還可以發(fā)現(xiàn)PCB的制造公差。例如，如果指定某層是50Ω阻抗控制，制造商是怎樣測(cè)量并確保這個(gè)數(shù)值的？期望的制造公差及在PCB上期望的絕緣常數(shù)是多少？線(xiàn)寬和間距的允許誤差、接地層和信號(hào)層的厚度及間距的允許誤差是多少？依據(jù)上述數(shù)據(jù)，就可以選擇疊層了。

在理想的信號(hào)完整性情況下，所有高速節(jié)點(diǎn)應(yīng)該在阻抗控制內(nèi)層布線(xiàn)（如帶狀線(xiàn)）。但實(shí)際情況是，電源適配器設(shè)計(jì)者必須經(jīng)常使用外層進(jìn)行所有或部分高速節(jié)點(diǎn)的布線(xiàn)。要使信號(hào)完整性較佳并保持PCB去耦，就應(yīng)該盡可能將接地層/電源適配器層成對(duì)布放。如果根本就沒(méi)有電源適配器層，很可能會(huì)遇到信號(hào)完整性問(wèn)題。還可能遇到這樣的情況，即在未定義信號(hào)的返回通路之前，很難仿真或模擬PCB的性能。

3．串?dāng)_和阻抗控制
阻抗控制(eImpedance?Controling)，線(xiàn)路板中的導(dǎo)體中會(huì)有各種信號(hào)的傳遞，來(lái)自鄰近信號(hào)線(xiàn)的耦合將導(dǎo)致串?dāng)_的發(fā)生，并改變信號(hào)線(xiàn)的阻抗。對(duì)相鄰的平行信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行耦合分析，可以確定信號(hào)線(xiàn)之間或各類(lèi)信號(hào)線(xiàn)之間的安全或預(yù)期間距（或者平行布線(xiàn)長(zhǎng)度）。比如，欲將時(shí)鐘到數(shù)據(jù)信號(hào)節(jié)點(diǎn)的串?dāng)_限制在100mV以?xún)?nèi)，使信號(hào)布線(xiàn)保持平行，可以通過(guò)計(jì)算或仿真，找到在任何給定布線(xiàn)層上信號(hào)之間的較小允許間距。同樣，如果設(shè)計(jì)中包含重要的阻抗節(jié)點(diǎn)（或者是時(shí)鐘，或者是專(zhuān)用高速內(nèi)存架構(gòu)），就必須將布線(xiàn)放置在一層（或若干層）上以得到期望的阻抗。

4．重要的高速節(jié)點(diǎn)
延遲和時(shí)滯是進(jìn)行時(shí)鐘布線(xiàn)時(shí)必須考慮的關(guān)鍵因素。因?yàn)闀r(shí)序要求嚴(yán)格，這種節(jié)點(diǎn)通常必須采用端接器件才能達(dá)到較佳的信號(hào)完整性質(zhì)量。要預(yù)先確定這些節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將調(diào)節(jié)元器件放置和布線(xiàn)所需要的時(shí)間加以計(jì)劃，以便調(diào)整信號(hào)完整性的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

5．技術(shù)選擇
不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)適用于不同的任務(wù)。信號(hào)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，還是一點(diǎn)對(duì)多抽頭的？是從電路輸出，還是留在相同的PCB上？允許的時(shí)滯和噪聲裕量是多少？作為信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的通用準(zhǔn)則，轉(zhuǎn)換速度越慢，信號(hào)完整性就越好。50MHz時(shí)鐘采用500ps上升時(shí)間是沒(méi)有理由的。一個(gè)2～3ns的擺率控制器件速度要足夠快，才能保證信號(hào)完整性的品質(zhì)，并且有助于解決諸如輸出同步交換（SSO）和電磁兼容（EMC）等問(wèn)題。
在新型FPGA可編程技術(shù)或用戶(hù)定義的ASIC中，可以發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的優(yōu)越性。在設(shè)計(jì)階段，要從IC供應(yīng)商那里獲得合適的仿真模型。為了有效地覆蓋信號(hào)完整性仿真，需要一個(gè)信號(hào)完整性仿真程序和相應(yīng)的仿真模型，如IBIS（Input/OutputBufferInformationSpecification）模型。

較后，在預(yù)布線(xiàn)和布線(xiàn)階段，應(yīng)該建立一系列的設(shè)計(jì)指南，包括目標(biāo)層阻抗、布線(xiàn)間距、傾向采用的元器件工藝、重要節(jié)點(diǎn)拓?fù)浜投私右?guī)劃。

6．預(yù)布線(xiàn)階段
布局設(shè)計(jì)即是在PCB板框內(nèi)按照設(shè)計(jì)要求擺放器件。預(yù)布線(xiàn)信號(hào)完整性規(guī)劃的基本過(guò)程是，首先定義輸入?yún)?shù)范圍（驅(qū)動(dòng)幅度、阻抗、跟蹤速度等）和可能的拓?fù)浞秶ㄝ^小/較大長(zhǎng)度、短線(xiàn)長(zhǎng)度等），然后運(yùn)行每個(gè)可能的仿真組合，分析時(shí)序和信號(hào)完整性仿真結(jié)果，較后找到可以接受的數(shù)值范圍。將工作范圍解釋為PCB布線(xiàn)的約束條件。可以采用不同軟件工具執(zhí)行此類(lèi)“清掃”準(zhǔn)備工作，布線(xiàn)程序能夠自動(dòng)處理此類(lèi)布線(xiàn)約束條件。對(duì)多數(shù)用戶(hù)而言，時(shí)序信息實(shí)際上比信號(hào)完整性結(jié)果更為重要，互連仿真的結(jié)果可以改變布線(xiàn)，從而調(diào)整信號(hào)通路的時(shí)序。
在其他應(yīng)用中，這個(gè)過(guò)程還可以用來(lái)確定與系統(tǒng)時(shí)序指標(biāo)不兼容的引腳或元器件的布局。有可能完全確定需要手工布線(xiàn)的節(jié)點(diǎn)或不需要端接的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于可編程器件和ASIC來(lái)說(shuō)，為了改進(jìn)信號(hào)完整性設(shè)計(jì)或避免采用分立端接器件，還可以調(diào)整輸出驅(qū)動(dòng)的選擇。電源適配器布局設(shè)計(jì)依靠電路板設(shè)計(jì)師的電路基礎(chǔ)功底與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富程度，對(duì)電路板設(shè)計(jì)師屬于較高級(jí)別的要求。初級(jí)電路板設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)尚淺、適合小模塊布局設(shè)計(jì)或整板難度較低的PCB布局設(shè)計(jì)任務(wù)。

PCB制板?在PCB正式加工制板之前，電路板設(shè)計(jì)師需要與PCB甲供板廠的PE進(jìn)行溝通，答復(fù)廠家關(guān)于PCB板加工的確認(rèn)問(wèn)題。這其中包括但不限于：PCB板材型號(hào)的選擇、線(xiàn)路層線(xiàn)寬線(xiàn)距的調(diào)整、阻抗控制的調(diào)整、PCB層疊厚度的調(diào)整、表面處理加工工藝、孔徑公差控制與交付標(biāo)準(zhǔn)等。

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