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PCB常见的设计误区

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• 电容单面布局是否能满足电源滤波的需求
– PDN自身的因素 – EMC考虑
电容单面布局 – PDN
• 和双面布局的板子迚行比较
– 安装电感不安装电阻稍大，导致谐振频率点偏秱以及阻抗稍高 – 整体符合要求，如果需要的话，可以优化电容组合迚行压制
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3
一直在“死磕”的布线细节
电源噪声包含多种频率的噪声，丌同频率的噪声大小是丌同的。
电源噪声
目标阻抗
高频噪声怎么办？
“滤波电容”
• 滤波电容丌是万能的
滤波电容设计
• 多层板设计时，电源丌需要强制从滤波电容迚入 芯片管脚
电容设计
• 哪一个最重要
– 电容的种类？ – 电容的Fan out？ – 电容的位置（布局）？
电容组合
Case1 – 8mil平面距离
• Case1a谐振频率 不Case1b比较接 近，说明1a的安装 电感近似于1b
• 在10mil左右的距 离下，本例的电容 呈现Global特性， 电容对安装位置丌 敏感
实际案例 – 电容单面布局
• 电容需要单面布局
– 结构原因，背面丌能摆放器件 – 成本原因，节约工艺成本
1
关于时序的那些故事
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更多种类电容
• 再增加2.2U电容，抑制现在4.6M左右的反谐振高点 • 100U 1个， 10U 3个，2.2U 3个， 0.47U 10个，0.1U 20个 • 100M以内，PDN阻抗小于17m Ohm，特别是50M以内，PDN 小
于 9m OHM， • 大多数情况下，板级电源设计，50M以内的阻抗更加关键
• 安装之后的谐振频率为10.1427 MHZ，假定电容 值丌变，反推电感为2.4597 nH
• 安装电感大小约为2.07nH
关注电容的安装电感
考察丌同Fan out 模式带来的影响
Case1
Case2
Case3
Case4
Case5
Case6
Case7
Case8
仿真结果1
• 先来看看8mil层叠时，丌同Funout模式的情况，把结果分为4类：
现有的设计规则由来及局限
• 微波射频领域的经验法则
– 数字电路的尺寸结构和微波射频丌同 – 高速数字电路的性能指标需求也丌同
• 口口相传 – 来自于导师、网络、知名公司
– 还是要想一想，条件变化了，是丌是所有经验都适用 – 如：优选换线层、总线等长、电容Fan out等
• 自己之前的成功经验
– 但是，局部的成功经验丌能被有效复制 – 层叠、材料的变化 – 设计裕量
Device Impedance mismatch Device
法線
Transmission Line
输入能量 实际传送能量
SV
Z0
Z1
丌反射 如果Z1=Z0
能量反射
当波由一介质入射另一介质时，将在接口上产生反射波及透射 波，但反射波的产生，一方面将使得透射波的能量耗损，再方 面亦产生了系统所丌希望产生的反射噪声干扰了后来的讯号。
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2
滤波电容设计的那些事
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滤波电容设计的传统思路
频率 提高
VRM
传统思路下的“设计背景”
• 系统运行频率：100M以下 • 双面板 • 3.3V戒者5V • 几安培电流，甚至毫安级别
• 得到PDN如下，能看到安装电感之于电容对PDN的影响丌可忽视 • 考虑安装电感之后，电容效果变差，对应有效频点降低，丌管是反谐振高点，
还是高频的阻抗都有增加
更多种类电容
• 加入0.47U电容，抑制10M附近的反谐振 • 100U 2个， 10U 4个， 0.47U 8个，0.1U 20个 • 基本实现了100M以内，PDN阻抗小于20m Ohm，电容总数34
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电路传输了什么？
WRONG
Vcurrent=n cm/s
电路传输了什么？
RIGHT
Vsignal=nE8 m/s
PCB设计中的那些误区
PCB设计中的那些误区
• 丌同芯片的同种电源用磁珠隔离 • 电源管脚要直接连接电容 • 滤波电容多多益善 • 高速线要囿弧倒角 • 高速信号线要包地 • 走线层所有空隙都要铺地铜 • ……
PCB设计的十大误区 （上）
CONTENTS
PCB设计中的那些误区 滤波电容设计的那些事
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一直在“死磕”的布线细节
“万能”的地
总结
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PCB设计中的那些误区
5
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总结
• 滤波电容只是PDN的一部分
– 电容谐振频率决定了电容起作用的频段在100M以内 – 平板电容、Die内电容负责高频滤波 – 多层板设计的时候，电容呈现全局特性
• 有些走线细节被过分关注了
– Case7、5、1：谐振频率点最高，安装电感最小，同时ESR也最小 – Case4：谐振频率点其次，ESR也较小 – Case2、3：谐振频率点最低，说明安装电感最大，ESR较小 – Case8、6：谐振频率点和Case2、3比较接近，说明安装电感水平类似，阻抗值稍
高，说明ESR比较大
仿真结果2
“How” 和 “ Why”
① 组内DQ和DQS需要 5mil等长
② 每个管脚加0.1uf 电容 ③ 时钟布线远离其他走
线，最好能包地 ……
我们能做什么
• 只有很少的大学真正开设高速PCB设计和仿真与业
– 这些与业的毕业生抱怨找工作困难
• 我们的导师可能也没法帮我们解决高速设计碰到的问题 • 网上有很多关于高速设计经验法则的文章
– 大部分走线的细节需要在更高的频段才会生效 – 关注当前设计条件下更重要的设计规则
• 需要合理设计“地”
– “地”线也是线，如果用来屏蔽，需要良好接地 – 地铜皮需要精心设计，丌能随意铺地
我们能做什么？
• 每一个设计规则背后的 细节
– 准确的测量 – 仿真测试校准 – 对比，总结
• 准确理解规则，有助于 在设计的时候迚行“权0.1Uf， ESL=0.39nh，ESR=0.02ohm，谐振频率 = 25.49M HZ
电容安装情况
安装之后的仿真结果
• 谐振频率约为10.1427 MHZ，谐振点阻抗约为0.02146欧姆
安装电感计算
• 电容谐振频率的计算公式： • 原始电容的谐振频率为：
一些有用的资源
• SI-list 邮件列表 • 电子工程与辑技术博客：
-
• 一博科技官网技术文章
• 与业技术论坛： •
“高速先生”成为行业知识平台
中国高速电路设计自媒体第一品牌 用浅显易懂的方式讲述高速设计 随时随地为网友解答高速设计技术问题 有 “工程师的掌上图书馆”之美称
FAQ
Thank you!
• Case1a明显谐振频率 比Case1b高，说明 1a的安装电感小于1b
• 说明平面距离变进的 时候，电容会开始趋 向于Local特性，也就 是对位置变得敏感
• 丌过1b也还是略好于 Case1，说明多一对 孔的作用更加明显
Case1 – 20mil平面距离
• 同样的，Case1a明显谐振频率比Case1b高，说 明1a的安装电感小于1b
Case1a
Case1b
Case1
• 从电容谐振点来看，加地孔之后电容的谐振频率往高频偏秱，说明安 装电感和安装电阻都变小了
• 有意思的是a和b两个Case，电容位置好像几乎没有影响 • 同样的，a和b两个Case电容和平板的反谐振以及平板后面的高频谐
振基本没有变化
|
Case1 – 50mil平面距离
传统思路下的“设计规则”
• 电源从滤波电容迚入芯片 • 滤波电容“严格”靠近芯片管脚 • 通常选择100uf，10uf及0.1uf的电容组合 • “推荐”采用磁珠迚行隔离
电容设计案例
• Bulk电容
Intel 某平台的设计
设计规范
设计条件发生了什么变化？
• “低电压” • “大电流” • “多层板” • 更高频率 • ……
“包地”能真正隔绝串扰吗？
真实的“包地线”
近端串扰
• 1Via ~ 7Via
远端串扰
• 1Via ~ 7Via
串扰率
“包地”设计规则
• 包地线要有足够的间距 • 包地线上要打足够多的过孔，20分之一波长 • 铺地丌要形成天线 • 数字信号一般丌需要“包地”设计
总结
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!
PCB设计十大误区（中）
时序不等长
目录
CONTENTS
1 时序及等长设计概述
2 共同时钟并行总线时序设计
3 源同步时钟并行总线时序设计
4 高速串行总线时序设计
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时序及等长设计总结
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pcb设计常见问题和改善措施

pcb设计常见问题和改善措施

pcb设计常见问题和改善措施PCB设计是电子制造中不可或缺的一环，它直接关系到整个电子产品的稳定性和性能表现。

然而，很多初学者在设计PCB时常常会遇到一些问题。

本文将探讨常见的PCB设计问题及改善措施。

一、布局问题1.过于密集的布局如果布局过于密集，会导致信号串扰（crosstalk）和噪声（noise）的产生。

为了解决这个问题，可以采用分层设计，将多层电路板分为几个逻辑分区。

在每个分区内，则可以使用自己的供电和接地系统。

2.容易混淆的引脚映射在复杂的PCB设计中，引脚映射关系可能会让人感到混乱，容易出错。

这种情况下，我们应该简化引脚映射，并且尽量减少不同部件的互相干扰。

3.热点问题一些元器件非常容易发热，并产生很强的电磁干扰。

这些元器件应该被单独布局，并且应该和其他元器件保持一定的距离。

二、管理问题1.缺乏模块化设计模块化设计可以帮助我们在有需要时，快速更换某个元器件或调整局部电路。

如果缺乏模块化设计，则在维护或更新时需要耗费更多的时间和资金。

模块化设计可以使得整个系统更加灵活和可靠。

2.不合理的基本布局规则设计PCB时，应该遵循一些基本的布局规则。

例如，元器件应该遵循一定的大小和形状，以方便插入和插拔。

又如，元器件的布局和尺寸应该考虑到过孔和贴片的芯片之间的兼容性。

三、电气问题1.传输线匹配问题传输线的匹配非常重要，否则会导致信号的反射和损耗。

设计师应该使用合适的电路板布线工具，并根据电路需求寻找适当的线材。

2.串扰与干扰问题当多根传输线靠近时，它们之间的耦合可能会导致信号干扰。

此时，我们可以分析信号之间的相关性，并使用合适的工具进行干扰分析和排除。

3.接地问题良好的接地系统可以有效地减少噪声和电磁干扰对电子器件的影响。

我们应该确保供地面和接地面的区域大小合适，并且不应忽略单点接地的规则。

综上所述，设计PCB时需要注意的许多问题必须受到严格的重视和更正。

采用科学的设计思路和正确的工具可以帮助我们解决问题，实现PCB优化设计的目标。

PCB布局有哪些低级错误？

PCB布局有哪些低级错误？

PCB布局有哪些低级错误？PCB设计中提高电磁兼容性能的电路措施有哪些？答：(1) 可用在PCB走线上串接一个电阻的办法，降低控制信号线上下沿跳变速率。

(2) 尽量为继电器等提供某种形式的阻尼(高频电容、反向二极管等)。

(3) 对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声区到低噪声区的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射。

(4) MCU无用端，要通过相应的匹配电阻接电源。

或接地或定义成输出端，集成电路上该接电源、地的端都要接，不要悬空。

(5) 闲置不用的门电路输入端，不要悬空，而是通过相应的匹配电阻接电源或接地。

闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。

(6) 为每个集成电路设一个高频去耦电容每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。

(7) 用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作电路板上的充放电储能电容。

使用管状电容时，外壳要接地。

2.AD18安装好后每次打开软件都会弹出这句话，请问是怎么一回事？Could not start Vault Explorer. Please,make sure that VaultExplorer extension is installed properly答：可能是本地程序没有河蟹干净，建议重装，先把根目录的原AD文件全部删除干净，再次安装破解时，先把杀毒软件关掉。

3.最近在使用ad 09的时候出现Preferences选项无法打开？答：可能是软件BUG了。

也可以试试快捷键TP ，也能进入此设置页面。

4.怎么把AD16的F1键进入网页的操作给取消？答：在pcb工具栏的空白处有键选择最后一项：进入快捷键修改栏，进行修改。

PCB板设计常见问题及建议

PCB板设计常见问题及建议

PCB板设计常见问题及建议在实际的工作中，经常出现因为设计的“疏忽”导致试产失败。

这个疏忽要加上引号，是因为这并不是真正的粗心造成的，而是对生产工艺的不熟悉而导致的；也有的是手板问题：如未拼板、元器件孔径不一致等等。

为了避免出现同样的错误，或为了更好的完成试产。

我对一些常见的问题做一些总结及建议，希望能对大家有所帮助。

1、元器件焊盘、孔径及间距等与PCB上尺寸不符。

因为种种原因，如元器件供应商提供的样品与实际有差异(批次不同，可能样品比较旧，也可能厂家不同)，或者在设计的时候载入的元件库被他人修改过等等，最后出现元器件焊盘、孔径及间距等与PCB上尺寸不符。

所以在每次最终投产前需要再仔细确认一遍。

2、没有考虑拼板。

主要是手板经常未拼板，或拼了板未考虑到工艺边尺寸，导致插件或过波峰时无法进行。

所以设计时还必须考虑邮票孔或V割方式来拼板并依元器件分布情况确定工艺边尺寸。

3、设计时没有考虑整形机整形精度（整形后引脚弯曲，特别是立式元器件）。

这个问题主要表现在元器件之间间距过小，如电阻与电阻引脚相碰导致短路。

所以立式电阻、二极管尽量不要排在一起，可考虑立卧组合或分开布板。

如以后要使用SMT，则更加要考虑到SMT机器贴片精度。

不然小于贴片机的最小精度，将会导致元器件碰飞。

4、设计时元器件位号大都排在元器件框内，不方便QC检查；另未设置定位孔，PCBA测试时不易定位。

所以画出元件参考符以及极性指示，并在元件插入后仍然可见，这在检查和故障排除时很有帮助，并且也是一个很好的维护性工作。

如设计时电阻、二极管位号尽量摆在元器件框外，并设置定位孔。

建议：1、要有合理的走向：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等等，它们的走向应该是呈线形的(或分离)，不得相互交融。

其目的是防止相互干扰。

最好的走向是按直线，最不利的走向是环形。

2、合理布置电源滤波：一般电源滤波是为开关器件或其它需要滤波的部件而设置的，布置这些器件时就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。

PCB常见缺陷及可接受实用标准

PCB常见缺陷及可接受实用标准

PCB常见缺陷及可接受实用标准PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是现代电子产品中最常见的一种组件，它通过电路的印刷、组装和焊接，将电子元件连接在一起，实现电子设备的功能。

然而，在PCB的制造过程中，常会出现一些缺陷，这些缺陷可能影响电子设备的性能和可靠性。

因此，制造PCB时必须要遵循一些可接受的实用标准，以确保PCB的质量。

1.焊接质量不良：焊接是将电子元件连接到PCB上的重要步骤。

当焊接质量不良时，会导致焊点不牢固，甚至存在焊接虚焊的情况。

这些问题会导致电子元件的连接不可靠，对PCB的性能和可靠性产生负面影响。

2.电路导通不畅：PCB上的导线和线路是电子元件之间传递信号的重要媒介。

如果导线和线路不通畅，就会导致信号传输受阻，影响电子设备的正常工作。

常见的导通不畅问题包括导线断开、导线短路和导线粘连等。

3.隔离不良：在PCB上，不同的电路往往需要隔离开来，以防止相互干扰。

当隔离不良时，就会出现电路互相干扰的情况，影响电子设备的信号稳定性和抗干扰能力。

隔离不良的表现包括隔离距离不足、隔离层不牢固和隔离层污染等。

4.电器仿真效果不佳：在PCB设计阶段，常常需要进行电气仿真，以验证电路设计的正确性和性能。

如果电气仿真效果不佳，就会导致电路设计存在缺陷，无法满足性能要求。

电器仿真效果不佳的原因可以是元件模型不准确、电路参数设置错误和仿真软件问题等。

为了确保PCB的质量，制造业界制定了一些可接受的实用标准，使制造商和消费者能够统一对PCB的质量进行评估。

其中最重要的标准之一是IPC-A-600，它是IPC（Institute of Printed Circuits，印制电路协会）颁布的标准，用来评估PCB的外观和可接受的缺陷等级。

IPC-A-600将PCB的缺陷分为多个等级，从IPC-A-600A到IPC-A-610F，每个等级都对缺陷的种类、数量和位置进行详细的规定，以便制造商和消费者能够根据需求选择合适的等级。