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  • 热度 2
    2023-7-26 11:10
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    HDMI接口需注意的PCB可制造性设计问题
    高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface)简称HDMI,是一种全数字化视频和声音发送接口,可以同时发送未压缩的视频及音频信号,且发送时采用同一条线材,大大简化了系统线路的安装难度,所以应用非常广泛,比如常用于电视机、机顶盒、DVD播放机、个人计算机、游戏主机、数字音响等设备。 一、HDMI接口的常见类型 HDMI连接器件最高数据传输速度为48Gbit/s,无需在信号传送前进行D/A或者A/D转换。大家可以了解下常见的五种接口类型。 1、HDMI A Type HDMI A Type是使用最广泛的一种,采用19pin,宽度和厚度分别为13.9毫米、4.45毫米,它类似于DVI Single-Link传输,在我们日常生活中使用的 绝大部分影音设备都有这个接口 。 2、HDMI B Type 此类型的HDMI比较少见,它主要用于专业级的场合,采用29pin,宽度有21毫米,在传输速率上,HDMI B Type具备有 两倍的HDMI A type数据传输能力 ,相当于DVI Dual-Link。 3、HDMI C Type HDMI C Type一般我们称为Mini HDMI,它主要为小型设备设计,同样采用19pin,但宽度只有10.42毫米,厚度有2.4毫米,比较小巧,它 主要应用在便携式设备上 。 4、HDMI D Type HDMI D Type俗称Micro HDMI,它基于Mini HDMI的基础进一步缩小,同样采用19pin,宽度只有6.4毫米,厚度2.8毫米, 类似于Mini USB接口 。 5、HDMI E Type HDMI E Type主要用于 车载娱乐系统的音视频传输 ,由于车内环境的不稳定性,HDMI E Type在设计上具备抗震性、防潮、耐高强度、温差承受范围大等特性。 这几种HDMI接口之间 并没有做到完全的兼容 ,也就是说A型头不能通过转接设备连接到B型头,B型头又不能转接成C型头,不过由于A型头和C型头仅仅是物理尺寸不一样,他们之间是可以通过转换设备实现兼容的。 二、HDMI接口的引脚定义 如下以HDMI A Type为例 当信源设备和接收设备通过HDMI线连接后,会首先接通1-17、19管脚,最后再连接第18管脚。 当接收设备第18管脚被连通,并接收到+5V电压时,会把第19管脚的HPD信号变为高电频,通知源端可以 开始接收带有接收端设备各种信息的E-EDID数据 (增强型扩展显示识别数据),此时源端则可以开始通过DDC(显示数据通道)接收E-EDID信息。 至此,源端和接收端之间的初始化完毕,并在二者之间建立了一条数据通道。在此通道建立以后,设备是否能够自动跳转到HDMI发送/接收状态,则需要 由设备本身的软件来进行控制 。 三、HDMI接口的PCB设计 HDMI座子尽可能达到与芯片之间 距离最短 ,从而使 衰减达到最小化 。为了使差分信号正常传输,不同电气长度的走线会引起信号之间的相移,也会导致严重EMI问题,理想情况下,四对差分走线长度应该相等。 1、ESD保护器件一定要靠近HDMI的座子放置,且采用小封装的上拉电阻和ESD保护器件,小的焊盘的封装在阻抗上具有更小损耗。 2、信号线的匹配电阻,起防ESD作用和微调阻抗用途,通常靠近插座放置,两个电阻须并排放置。 3、差分线的阻抗标准是100欧(+/-10%),四对差分线之间的误差为10mil,对内差分线的误差为5mil,四对差分线的间距要保证在15mil以上。 4、邻近GND层走线,换层打孔处需添加回流地过孔,过孔就近打孔原则,使ESD保护器件、过孔和上拉电阻之间的Stub尽可能的短。 四、HDMI接口PCB设计的可制造性检查 1、阻抗线 在制造过程中阻抗线的公差是+/-10%,普通走线一般是+/-20%,阻抗线要求更加精确,因此阻抗线设计最好大于普通线最小的制成能力。 2、阻焊开窗 HDMI有贴片引脚,也有插件引脚,检查HDMI器件要注意的是引脚不能漏开窗,再则就是贴片引脚的阻焊桥,开窗的阻焊桥需大于4mil,否则不同网络的引脚容易连锡短路。 3、引脚槽孔 HDMI的插件引脚孔一定要注意,引脚槽孔经常会出现漏引脚孔的问题发生,漏引脚孔一般都是在转生产文件时,引脚槽孔在另外一层导致漏转引脚槽孔,造成缺引脚孔无法插件。 而华秋DFM软件,是一款可制造性检查的工艺软件,对于HDMI连接器的PCB可制造性,其 一键DFM分析 功能,可以快速检查最小的线宽、线距,焊盘的大小,阻焊桥以及是否漏引脚孔等工艺项,可以提前预防HDMI连接器的PCB是否存在可制造性问题及设计隐患等风险。 华秋DFM软件是国内首款免费PCB可制造性和装配分析软件,拥有 300万+元件库 ,可轻松高效完成装配分析。目前已有 30+万 工程师正在使用,更有超多行业大咖强烈推荐!操作简单易上手,不光提高工作效率,还能提高容错率! 有需要可以访问官网下载体验。
  • 热度 3
    2023-7-24 11:06
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    比AD更好用的“PCB设计文件转生产文件”工具
    问: 为何要将PCB文件转换为GERBER文件和钻孔数据? 答: 因为GERBER文件是一种国际标准的光绘格式文件,它包含RS-274-D和RS-274-X两种格式,其中RS-274-D称为基本GERBER格式,并要同时附带D码文件才能完整描述一张图形;RS-274-X称为扩展GERBER格式,它本身包含有D码信息,常用的EDA软件都能生成此二种格式文件。 钻孔数据也能由各种EDA软件产生,一般格式为Excellon,钻孔的数据文件在PCB制造过程中非常重要,没有钻孔数据PCB板无法钻孔,因此电气不能导通连接,DIP器件也无法插件焊接。 问: 为何要将PCB文件里面的坐标数据、BOM数据、装配图导出生成文件? 答: 因为PCB文件里面的数据转换Gerber文件时器件的坐标数据、BOM清单数据都会丢失,在PCBA组装过程中需要重新生成文件提供给生产使用。 Altium Designer是一款PCB电路图设计软件,Altium Designer设计的PCB文件后缀名是PcbDoc。华秋DFM软件是一款可制造性以及可组装性分析软件,可快速解析PCB文件。 下面为大家介绍这两款软件对于PCB转换Gerber、坐标文件、BOM文件以及装配图的工作效率对比。 AD软件的PCB转生产文件步骤 1、Gerber文件转换 文件的调入 ①FILE→OPEN 找到所要调入文件的目录 ②直接拖入软件里面 设置单位及原点 ①文件中单位的设置(通常单位:mil) 点击View-Toggle Units 进行中英制转换(或用快捷键Q进行中英制转换) ②Edit→Origin→set 把原点设置在单元边框外 过孔盖阻焊或塞孔(客户需要时)的阻焊窗去除 ①把PCB原始文件拖入AD17以上版本软件中打开 ②点击Design——Rules ③点击Mask——SolderMaskExpansion ④在AII框里面去选最下面的Custom Query ⑤弹出窗口点击Query Builder ⑥选择Object Kind is——Via ⑦勾选Solder Mask From The Hole Edge再把开窗减-20mm或者-800mil点OK正常输出即可 光绘文的输出 ①File→Fabrication Outputs àGerber files ②选择General项设置好Units和Format(默认选项为General),点击OK选择Layers项 ③下拉Plot Layers 选择used ON,下拉Mirror Layers 选择ALL OFF,如果要内层孤立焊盘,则选择Include unconnected mid-layer pads,点击OK ④选择Drill Drawing项出现以下画面 ,选择Plot all used layer pairs,选择Plot all used layer pairs,关闭Mirror plots,关闭Mirror plots,点击OK 选择Apertures项出现以下画面 ①选择Embedded Apertures(RS274X)为输出GERBER文件为自带D码格式 ②点击OK 选择Advanced项出现以下画面 ①选择G54 on aperture change ②点击OK ③系统则自动将GERBER文件输出到PCB文件,系统则自动将GERBER文件输出到PCB文件 2、钻孔文件的输出 路径选择 NC Drill Files 输出钻孔文件 选择好格式(公司规定为2.4格式,INCHES,TRAILING ),点击OK系统则自动将钻孔文件输出到PCB文件所在的目录中 3、坐标文件导出 设置坐标参考原点 打开PCB文件、进行(Editl)-(OriginlI)-(Setl),然后鼠标点击PCB板左下角 输出坐标文件 (File)-(Assembly Outputs)-(Generates pick and place files) 单位格式选择 接下来,我们可以看到输出了,其中关键的位号(Designator)、所在层(Layer)、封装((Footprint)、XY坐标、角度(Rotation)是很重要的信息,必须得含有 关于Description、Comment可以不用勾选,进行输出设置,单位选择国标毫米制,格式选择.CSV,点击OK即可 4、BOM文件导出 打开位置 在报告(report)打开Bill of Materials(在PcbDoc或者SchDoc打开都可以) 导出BOM文件 在弹窗的界面点击Export即可输出BOM文件 5、导出装配图 装配图导出 打开file菜单下面的Assembly Outputs,选择第一项Assembly Drawings 选择输出格式 在Printer选择输出格式,选Microsoft Print to PDF,点击Print打印为PDF文件即可 华秋DFM软件的PCB转生产文件步骤 使用华秋DFM软件:PCB设计文件转换生产文件,导Gerber、坐标、BOM文件等,可直接在导航栏处一键导出,还可以一键输出装配图,几秒钟就可以完成。 华秋DFM软件对比AD软件,转换生产文件效率不知道要高多少。看上文Altium Designer软件PCB转换生产所用的文件,最起码要半小时以上,Altium Designer操作复杂还不一定所有人都会用,而使用华秋DFM软件,操作简单且高效,赶快下载体验更多有用的功能吧!
  • 热度 4
    2023-7-19 14:42
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    PCB反复评审难题,终极解决办法有了?
    随着电子产品的高速发展,PCB生产中大量使用BGA、QFP、PGA和CSP等高集成度器件,PCB的复杂程度也大大增加,随之而来的PCB的设计和制造难、测试困难、焊接不良、器件不匹配和维修困难等生产问题,导致整个产品工期延误,产品返修率高。 青铜操作 始终在不同问题之间来回穿梭 你是否经常在研发产品中,碰到以下这些问题: ▪ 元器件选型不当、PCB设计缺陷,导致方案多次修改 ▪ PCB评审不通过,不断改板,返厂重新打板 ▪ 多次修改、验证设计,使得产品开发周期延长,成本增加、质量和可靠性得不到保障 以前,传统的电子产品研发流程,通常都是设计、生产制造和销售各个阶段串行完成。具体大致包括: 1. 前期准备,包括器件选型、原理图设计 2. PCB结构设计,确定板子尺寸、各项机械定位 3. PCB布局布线,考虑元器件布局,优化布线、电路的电气性能 4. PCB加工检查,网络、DRC检查和结构检查,保证各项加工 参数符合工艺要求 5. 试样生产、批量加工,现场问题检查 ... 在设计阶段,很多硬件工程师、PCB工程师往往没有全面考虑可制造要求,加之对工艺知识的欠缺,问题在产品生产环节发现,导致板子更多的返工和重复验证,或者更恶劣的影响。 在产品生命周期,最重要的就是设计与制造环节,一位成熟的工程师,应该从需求分析阶段,就要针对PCB可制造性(DFM)做专门的讨论和评审。 是不是您还遇到: ▪ 设计的PCB因超制程无法生产 ▪ 不会使用设计或CAM软件,无法看设计图 也不知道: ▪ PCB如何排版才能更省成本 ▪ PCB阻抗设计如何更准确 ▪ 如何让PCB设计更符合生产 如果自身设计经验不足,资源有限,怎样才能做好DFM分析? 王者操作 及早在产品生命周期中发现并解决问题 推荐你使用华秋DFM这款免费PCB设计分析工具,能完成满足工程师个人、公司的PCB DFM评审要求,支持一键DFM分析,所有的生产制造问题统统都可以检查,免去多次重复修改、验证打板过程,时间和效率成本节省近60%! 这款DFM工具有哪些功能? 1、智能导入 对于Gerber文件,软件能自动识别层类型,自动调钻孔格式、并对齐;对于PCB文件,软件能直接解析,支持AD/PADS等常用格式。小白都能上手,拖入既可打开,无需繁琐的读文件步骤。 2、图形查看 能涵盖CAM350、Gerbview看图功能,傻瓜式操作,支持实物仿真效果图。 3、分析隐患 一键分析常见设计“坑”,并精准定位问题所在,结合设计端问题或生产端问题及影响价格因素等,给出各项优化方案。 4、实时计价 依据分析的数据实时计价,并给出价格明细,方便用户在设计时就预知成本,让成本更加“透明”,降本方向更明了。 5、实用工具 集成多个实用工具,包括拼板工具、利用率计算、锣程计算、焊点统计等。 6、一键输出 可一键输出altiumDesigner、protel 99se、pads文件类型的Gerber、BOM清单、坐标文件,让技术小白都能成为技术大咖。 据说这个DFM分析工具,很多大咖都经常用来做设计分析,目前已有30万+工程师在使用,可以说是工程师不可多得的产品研发检验神器。 有需要可以访问官网下载体验。
  • 热度 2
    2023-7-17 11:11
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    含CPU芯片的PCB可制造性设计问题详解
    CPU是中央处理器,Central Processing Unit 英文的缩写,电脑中一个最重要,最核心的东西,相当一个人的大脑,是用来思考、分析和计算的。目前市面上比较常见的CPU来自两个品牌,一个是intel公司生产的,另一个是AMD公司生产的。 CPU都采用针脚式接口与主板相连,而不同的接口的CPU在针脚数上各不相同。CPU主板上的PCB封装焊盘引脚是经过走线与其他电子元器件相连的,引脚越多、引脚的间距越小都会存在一定的可制造性问题。 引脚种类 CPU芯片的元器件封装引脚一般采用的是BGA或者是QFP类型,BGA和QFP是两种不同的封装形式。 BGA(Ball Grid Array)是一种球形网格阵列封装,其引脚是通过排列在封装底部的球形焊盘与PCB焊接连接的。BGA封装的主要特点是引脚密度高、信号传输速度快、可靠性强、散热性好,广泛应用于高性能芯片和系统集成领域。 QFP(Quad Flat Package)是一种四角平面封装,其引脚排列在封装底部的封装体中,通过焊线或焊盘与PCB焊接连接。QFP封装的主要特点是引脚数量多、接口简单、容易制造和焊接,适用于许多普通的解决方案。 因此,BGA和QFP的区别在于其封装形式、引脚排列和使用场景,BGA主要用于高性能和大规模系统集成领域,而QFP则可广泛应用于许多普通的应用场合。 引脚设计 1、引脚扇出 BGA扇出是将BGA封装芯片的引脚连接到其他器件或接口的过程。由于BGA封装引脚密度很高,因此需要特殊设计和安排引脚扇出布局,以确保连接到PCB上的其他器件和接口。下面介绍一些常用的BGA扇出方法: 中间留十字通道 BGA芯片的扇出过孔是朝外打孔扇出,BGA上下左右分成四个独立的区域,从中间进行分割分别往四边。这样扇出的好处,是可以预留十字通道,方便进行内层和GND的通道平面分割和内层布线。 外围两排直接拉线 BGA芯片上下左右四个面中,若两个焊盘中间走一条布线,靠外侧的两排焊盘不用进行扇出操作,直接在表层通过拉线往外走,这样可以节省电气层。若两个焊盘中间走两条布线,靠外侧的三排焊盘不用进行扇出操作。当所有的引线走出BGA区域之后,引出布线可以散开走线,加大线和线之间的距离,以便于减少高速信号直接的串扰。 注意电源和GND平面被切断 BGA芯片一般电源和GND网络焊盘引脚都位于BGA中间部分,电源和GND的网络都是通过内层平面进行连接,这些引脚扇出要注意方向,通常来说都是整体往一个方向进行扇出,这样扇出的引脚都集中在一个区域,方便进行内层区域分割,避免电源和GND平面被切断。 VIPPO方式 最常见的BGA扇出方式是VIPPO(Via in Pad Plated Over)方式(也就是盘中孔)。这种方式将电路板中的通孔直接在BGA引脚所在的焊盘中作为一个小孔设计,然后把通孔无缝的贴在芯片的焊盘上,然后用电解电镀的方法为其加厚一层金属。这种方式可减小交叉干扰和提高信号完整性,并且引脚数量多时占用空间更小。 需要注意的是,BGA扇出的设计需要考虑到信号完整性、静电保护、电源分层以及信噪比等因素,需要根据具体的设计需求采用不同的扇出方法来保证电路的可靠性和稳定性。 QFP芯片的封装引脚同样也需要做扇出,QFP封装引脚通常呈现网格状排列,密度相对较低,因此QFP扇出相对于BGA扇出较为简单。 2、滤波电容放置 对于CPU芯片,由于工作时的高负载和高速特性,需要在电源电路周围添加足够的滤波电容进行过滤,以保证电源线的稳定性和噪声抑制。此外,还需要在尽可能靠近CPU背面的位置添加滤波电容,以保证电容对于CPU电源的过滤效果最佳。具体的设计方法如下: 确定所需的电容值 需要根据芯片数据手册或官方设计规范,确认所需的电容值进行选择。 确定电容件型号 根据电容值,选择合适的电容件型号(例如固体电容或铝电解电容等)。考虑到CPU背面空间有限的情况下,可以考虑选择高密度电容和小型电容进行布局。 确定布局方式 将所选电容件布置在尽可能靠近CPU背面的位置,采用对称、集中式布置,以保证电容对于电路的均匀影响。 确定电容件布线 根据电路设计的需要,设计合适的电容件布线,以保证高频噪声能够得到充分的抑制,同时避免电容件之间的交叉影响。在PCB设计中一般使用模拟仿真工具来对电路进行仿真,以保证布线质量和性能的稳定。 确 认电容的电解极性 对于电解电容,一定要特别注意极性,否则会导致电容损坏。 总之,在CPU芯片的元器件封装PCB设计中添加背面电容是保证电路稳定和可靠性的重要措施,需要在设计中充分考虑。 PCB可制造性设计 含有CPU芯片的PCB设计需要考虑制造的可行性以及成本效益,一般需要考虑以下几个方面: PCB层次结构的设计 一般而言,含有CPU芯片的PCB板的层数不宜过多,一般不超过10层,过多的层数会影响制造的复杂度和成本。 PCB板材选择 可以选择具有高性价比的常规FR4材料,也可以选择高性能材料如RO4003C等,具体选择根据设计需求和成本预算来决定。 PCB布线规划 合理的布线规划在设计后期和制造过程中非常重要,可以通过使用高密度布线技术和合理引出线路等方法来提高 PCB 的性能和可制造性。目前行业内大部分制造的制成能力是线宽线距3/3mil,线宽线距越小成本越高。 PCB保护和散热设计 CPU芯片在工作时会产生大量热量,需要进行散热设计,同时也需要保护电路板不受外界物理和化学环境的影响,保证CPU芯片的稳定工作。 总之,CPU芯片的PCB设计需要充分考虑到制造的可行性和成本效益,要综合考虑各个因素来设计出符合要求的成品。 PCB设计的可制造性检查神器 华秋DFM软件是一款可制造性检查的工艺软件,针对CPU芯片的可制造性,可以检查最小的线宽、线距,焊盘的大小,以及内层的孔到线的距离。还能提前预防CPU芯片位置的PCB超出制成能力,其存在的可制造性问题。 当然以上只是华秋DFM软件的基础检测功能,它的PCB裸板分析功能具有19大项检测功能,52细项检查规则,支持各大主流文件一键解析,只需简单的一键操作,即可快速方便的获得检查报告。 同时汇聚了阻抗计算、利用率计算、连片拼版等各种智能工具…… 其PCBA装配分析功能具有10大项、234细项检查规则,涵盖所有可能发生的组装性问题,比如器件分析,引脚分析,焊盘分析等,可解决多种工程师无法提前预料的生产情况。 华秋DFM软件是国内首款免费PCB可制造性和装配分析软件,拥有300万+元件库,可轻松高效完成装配分析。目前已有30+万工程师正在使用,更有超多行业大咖强烈推荐!操作简单易上手,不光提高工作效率,还能提高容错率!有需要可以下载体验。
  • 热度 4
    2023-7-12 15:41
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    PCB防静电设计的必要性
    平时通过走路穿衣等日常活动带来的摩擦,会产生不同幅值的静电电压,但其能量很小不会对人体产生伤害,不过对于电子元器件来说,这种静电能量却是不能忽视的。 在干燥的环境下,人体静电(ESD)的电压很容易超过6~35Kv,当用手触摸电子设备、PCB或PCB上的元器件时,会因为瞬间的静电放电,而使元器件或设备受到干扰,甚至损坏设备或PCB上的元器件。 下图大致列举了一下不同行为产生的静电电压大小: 一、静电是如何产生的 静电是一种电能,它存在于物体表面,是正负电荷在局部失衡时,产生的一种现象,如摩擦起电就是一种静电放电现象。 静电的问题一直困扰着许多电子产品,其放电电流产生的电磁场,通过电容耦合、电感耦合或空间辐射耦合等途径,对电路造成了严重干扰,所以我们在PCB设计初期,就必须考虑到静电的防护问题。 下图是关于静电产生的示意图: 二、PCB如何设计防静电 PCB布局的原则,一般尽可能将静电保护器件靠近输入端或者连接器,静电保护器件与被保护线之间的线路距离,应该设计得尽量短一些。对于PCB设计来说,在容易发生静电放电的边缘,设置一定的隔离距离非常重要,对于机架类产品,每千伏的静电电压的击穿距离在1mm左右,如果在容易放电的边缘设置一个3-5mm隔离区,就可以抵抗3-5Kv的静电电压。 1、低速板静电防护设计 1) 走线需横平竖直,尽量减少信号线路并排走线; 2) 如果空间允许的话,走线越粗越好; 3) 按照高速电路设计理念来进行布线; 4) 避免在PCB边缘处理重要的信号线,如时钟、复位信号等; 5) 所有PCB板的传导环路,包括电源和地线环路,应该尽量小; 6) 单面或双面板,在没有电源平面的情况下,电源走线旁边必须要跟随一根地线; 7) 尽量使用多层板布线。 2、高速板静电防护设计 1) 走线需要有良好的地平面; 2) 保持足够的间距,如滤波器、光耦、交流电源线与弱信号线; 3) 长距离走线加低通滤波器(C、静电器件、RC、LC); 4) 隔离(增加屏蔽罩),避免被保护的导线与未被保护的导线并排走线; 5) 避免与其他器件使用同一条回路来连接公共接地点。 3、防止出现静电的通用办法 1) 保持地的完整,加大地的泄放面积,平整地铺铜均匀,保持地的电阻值不变,互相之间水平状态地平面平稳; 2) 板外围进行环绕地设计,数据线用地包围; 3) 地孔越多越好,并使每层地紧密连合在一起; 4) 在PCB上安装光耦合器或者变压器,以及结合介质隔离和屏蔽,都可以很好的抑制静电放电冲击; 5) 可将PCB的GND与外壳地进行单点接地,防止静电放电电流在机箱上产生的电压耦合进电路,但需注意接地点的选择,选择在电缆入口处接地; 6) 如果PCB面积允许,并且整机系统的搭接、静电泄放通道都很好,可以在PCB周围设置接地防护环,可裸铜处理,并采用很多过孔连接。 三、防静电设计的可制造性检查 这里推荐一款国产免费的PCB和PCBA检测软件:华秋DFM,它对于可制造性检查领域来说非常专业,其检测参数也是可以随着设计者的实际需求进行调整的,根据不同板厂的工艺标准进行生产前的隐患提示并给出最优的修改建议,虽然对上文所讲的PCB防静电设计性能没有做对应的检查项,但是可以检查PCB设计图中防静电设计的位置是否存在可制造性风险等。 有需要可以访问官网下载体验。
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