原创电路板设计入门第十七天记 20180726

 2018-7-26 15:57  3105 19 7 分类: PCB 文集: 电路板设计

局域总线
    CPU，协处理器等，由局域总线相连，对于QFP和PGA等封装的IC整齐排列时，其布线就会显得杂乱无章。错开一些，布线效果要好得多。

剩余走线的布线
   当CPU周边的布线结束后，与ＣＰＵ距离较远的IC的走线从周边开始布线。
   对于元件密度高的地方，移动元件的位置，空出布线区域。

   以上的配线，基于相邻层间的X，Y走向的交叉布线方法。但是当看到有些走线无法通过的时候，就需要把同层的走线布线得更加紧凑。

等长布线
    高速，大规模电路进行布线时，走线长和容量的差会造成速度出现偏差。
    因此，对一些特定信号间的走线长需要进行限制，对走线长度的偏差进行限制。
    CAD中通常带有表示走线长度的功能，利用这个功能对走线长度进行调节。

       各走线长度约为43mm

串扰(crosstalk)
    对于彼此很接近且比较长的走线会因互感，互容以及耦合而引起相互干扰。
    数字电路的场合，即使ON/OFF的周期比较慢，也会因为切换产生高频杂波发生串扰。
    所以，时钟走线，由外部提供的电源线，信号线的过长布线时都需要注意这个问题。
    对策：与其他的走线拉开距离，不要平行布线过长，走线用屏蔽线进行屏蔽。

阻抗整合
   这是一个很大的课题，这里简单说一下。
   对于高速信号进行过长布线时，会出现反射问题。为了减少反射，需要对IC的输出阻抗,电路板的阻抗，负载阻抗进行整合。
   因为线宽的条件会随着实际的设计发生变化，所以设计电路板时，通过与电路板制造厂家商讨，来决定特定阻抗所需的电路板厚度，外层和内层的线宽。

microstripline 微带线

tripline 带状线

差动走线
运算放大器（Operational Amplifier），多路差动线路驱动器有差动输入输出信号，对于1组2条信号线来说，如果有杂波进入，2条线进入的杂波是相同的，可以利用其他方法减少杂波。

如何对策静电干扰
    当人体带有静电，进行开关操作时，机器受到静电干扰或带电的机器没有进行屏蔽处理时，会受到静电干扰。
    通常机器可以通过接地将静电导出，但是因为还存在其他的因素，导致静电干扰无法完全避免。
    这个时候，为了保证安全，我们就必须考虑电路板即使受到静电干扰，也不会被破坏的设计。
    电源输入的地方，设计压敏电阻等保护电路向外部输出供电电源时，与内部电源电路分离，并设计保护电路。
    对于输入输出电路，与压敏电阻相比，稳压二极管有反应速度快，吸收杂波效果更好等特点。

静电干扰的入侵

电源电路部分

输入输出部分
静电干扰对策(电源电路部分和输入输出部分)

短路保护回路
    输入输出电路，因为错误接线或负载短接，造成短路，破坏电路板。
    当设计中使用电流限制电路和通过IC发热限制电流的过热保护电路时，需要考虑这部分电路中的走线的耐熔断性（即走线宽度）。
    有些电路在负载容易短路的电路里加入保险丝，这个时候就要测定保险丝的熔断时间，以确定在电路板烧毁之前，保险丝是否能熔断起到保险作用。

EMI对策
    电磁波干扰分为传导干扰和辐射干扰
    最常见的例子就是飞机升降时要求被关闭手机，电脑等。就是防止电磁波对飞行仪器造成干扰。
    传到干扰通过对电路中输入输出部分的改良和使用屏蔽方法容易得到改善。
    辐射干扰则很麻烦，需要通过多种手段来进行改善。在这里不详细介绍了。
    通常来说四层板比两面板的抗干扰能力好。

向电路板外输出信号
    1，向电路板外的信号输出电路，不可以直接与IC的输出相接。
    如果直接相连，没有回流保护的情况下，当外部电路不安定的情况下，会直接对IC的输出部分造成冲击。
    通常在这一部分电路中接入带有缓冲器的电路来进行保护。
    2，必要的话，需要接入终端电阻。
    向电路板外的信号输出电路中，除信号输出线以外，IC另外引出一条地线作为输出线时，会因为信号线和地线间的阻抗，容易受到杂波干扰。
    这个时候就需要接入终端电阻。

    开关输入部分加入上拉或下拉电阻。
    开关输入部分容易受到静电干扰，这个时候通常加入下拉或上拉电阻来进行保护。

如何对策静电干扰这一部分看起来属于电路设计部分，但因为与制板有很大关系。在这里要做以说明。
这部分可以说是电路设计与电路板设计重合的部分。这就要求电路板设计人员不单单需要拿着电路设计电路板，还需要通晓一些电路设计的知识。
有时候电路设计者对电路的干扰所需要追加的电路这部分认识不足，造成产品设计出来极不稳定。在这里本人遇到过几次这样的项目。电路设计人员拿出样板机的检验结果来论证他们的电路设计是正确的，但实际上开发出的产品极不稳定。多半原因就会推到电路板设计的环节上，这个时候需要电路板设计人员做的就是迅速找到干扰可能的部分，找到以往设计的实例，进行反击。

从某种意义上来说，电路设计者和电路板设计者之间是一种竞合关系。

介于本人专业水平有限，难免有错误以及疏漏。还请大家阅读后给予批评和建议。

师夷长技以制夷

--魏源

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电路板设计入门第十六天记 20180718

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