想能成為PCB設計大牛必須要掌握的10個技巧

拿破侖說“不想當將軍的士兵不是好士兵”，同樣，“不想成為行業大牛的PCB工程師不是好的PCB工程師”。那么，作為一名PCB設計初學者或萌新PCB工程師，如何才能成為PCB設計大牛呢？不著急，先來看看以下這些技巧你都掌握了沒吧！

 

1、如何選擇PCB板材？

 

選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構這兩部分。通常在設計非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時這材質問題會比較重要。例如，現在常用的FR-4材質，在幾個GHz的頻率時的介質損(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(dielectric constant)和介質損在所設計的頻率是否合用。

 

2、如何避免高頻干擾？

 

避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加ground guard/shunt traces在模擬信號旁邊。還要注意數字地對模擬地的噪聲干擾。

 

3、在高速PCB設計中，如何解決信號的完整性問題？

 

信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構等。解決的方式是靠端接(termination)與調整走線的拓樸。

 

4、差分信號線中間可否加地線？

 

差分信號中間一般是不能加地線。因為差分信號的應用原理最重要的一點便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如flux cancellation，抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應。

 

5、在布時鐘時，有必要兩邊加地線屏蔽嗎？

 

是否加屏蔽地線要根據板上的串擾/EMI情況來決定，而且如對屏蔽地線的處理不好，有可能反而會使情況更糟。

 

6、allegro布線時出現一截一截的線段（有個小方框）如何處理？

 

1.jpg

 

出現這個的原因是模塊復用后，自動產生了一個自動命名的group，所以解決這個問題的關鍵就是重新打散這個group，在placement edit狀態下選擇group 然后打散即可。

 

完成這個命令后，移動所有小框的走線 敲擊ix 0 0坐標即可。

 

7、如何盡可能的達到EMC要求，又不致造成太大的成本壓力？

 

PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數目以增強屏蔽效應及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機構上的屏蔽結構才能使整個系統通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設計技巧提供幾個降低電路產生的電磁輻射效應：

 

1）盡可能選用信號斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號所產生的高頻成分。

 

2）注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。

 

3）注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)， 以減少高頻的反射與輻射。

 

4）在各器件的電源管腳放置足夠與適當的去耦合電容以緩和電源層和地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。

 

5）對外的連接器附近的地可與地層做適當分割，并將連接器的地就近接到chassis ground。

 

6）可適當運用ground guard/shunt traces在一些特別高速的信號旁。但要注意guard/shunt traces對走線特性阻抗的影響。

 

7）電源層比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離。

 

8、2G以上高頻PCB設計，微帶的設計應遵循哪些規則？

 

射頻微帶線設計，需要用三維場分析工具提取傳輸線參數。所有的規則應該在這個場提取工具中規定。

 

9、PCB板上高速信號上的AC耦合靠近哪一端效果更好？經常看見不同的處理方式，有靠近接收端的，有靠近發射端的

 

我們先看看AC耦合電容的作用，無外乎三點：①source和sink端DC不同，所以隔直流；②信號傳輸時可能會串擾進去直流分量，所以隔直流使信號眼圖更好；③AC耦合電容還可以提供直流偏壓和過流的保護。說到底，AC耦合電容的作用就是提供直流偏壓，濾除信號的直流分量，使信號關于0軸對稱。 那為什么要添加這個AC耦合電容，當然是有好處的，增加AC耦合電容肯定是使兩級之間更好的通信，可以改善噪聲容限。要知道AC耦合電容一般是高速信號阻抗不連續的點，并且會導致信號邊沿變得緩慢。

 

所以，答案也很清楚：

 

1）一些協議或者手冊會提供設計要求，我們按照design guideline 要求放置。

 

2）沒有第一條的要求，如果是IC 到IC，請靠近接收端放置。

 

3）如果是IC 到連接器，請靠近連接器放置。

 

10、PCB在出廠時如何檢查是否達到了設計工藝要求？

 

很多PCB廠家在PCB加工完成出廠前，都要經過加電的網絡通斷測試，以確保所有聯線正確。同時，越來越多的廠家也采用x光測試，檢查蝕刻或層壓時的一些故障。對于貼片加工后的成品板，一般采用ICT測試檢查，這需要在PCB設計時添加ICT測試點。如果出現問題，也可以通過一種特殊的X光檢查設備排除是否加工原因造成故障。