關于PCB設計必須掌握的基礎知識

　　想要成為一名硬件工程師首先必須掌握的就是PCB的設計與繪制，這里我們?yōu)榇蠹艺砹藥讞l設計技巧。

　　1、如果設計的電路系統(tǒng)中包含FPGA器件，則在繪制原理圖前必需使用Quartus II軟件對管腳分配進行驗證。(FPGA中某些特殊的管腳是不能用作普通IO的)。

　　2、4層板從上到下依次為：信號平面層、地、電源、信號平面層;6層板從上到下依次為：信號平面層、地、信號內(nèi)電層、信號內(nèi)電層、電源、信號平面層。6層以上板(優(yōu)點是：防干擾輻射)，優(yōu)先選擇內(nèi)電層走線，走不開選擇平面層，禁止從地或電源層走線(原因：會分割電源層，產(chǎn)生寄生效應)。

　　3、多電源系統(tǒng)的布線：如FPGA+DSP系統(tǒng)做6層板，一般至少會有3.3V+1.2V+1.8V+5V。

　　3.3V一般是主電源，直接鋪電源層，通過過孔很容易布通全局電源網(wǎng)絡;

　　5V一般可能是電源輸入，只需要在一小塊區(qū)域內(nèi)鋪銅。且盡量粗(你問我該多粗——能多粗就多粗，越粗越好);

　　1.2V和1.8V是內(nèi)核電源(如果直接采用線連的方式會在面臨BGA器件時遇到很大困難)，布局時盡量將1.2V與1.8V分開，并讓1.2V或1.8V內(nèi)相連的元件布局在緊湊的區(qū)域，使用銅皮的方式連接，如圖：

　　總之，因為電源網(wǎng)絡遍布整個PCB，如果采用走線的方式會很復雜而且會繞很遠，使用鋪銅皮的方法是一種很好的選擇!

　　4、鄰層之間走線采用交叉方式：既可減少并行導線之間的電磁干擾(高中學的哦)，又方便走線。

　　5、模擬數(shù)字要隔離，怎么個隔離法?布局時將用于模擬信號的器件與數(shù)字信號的器件分開，然后從AD芯片中間一刀切!

　　模擬信號鋪模擬地，模擬地/模擬電源與數(shù)字電源通過電感/磁珠單點連接。

　　6、基于PCB設計軟件的PCB設計也可看做是一種軟件開發(fā)過程，軟件工程最注重“迭代開發(fā)”的思想，我覺得PCB設計中也可以引入該思想，減少PCB錯誤的概率。

　　(1) 原理圖檢查，尤其注意器件的電源和地(電源和地是系統(tǒng)的血脈，不能有絲毫疏忽);

　　(2) PCB封裝繪制(確認原理圖中的管腳是否有誤);

　　(3) PCB封裝尺寸逐一確認后，添加驗證標簽，添加到本次設計封裝庫;

　　(4) 導入網(wǎng)表，邊布局邊調(diào)整原理圖中信號順序(布局后不能再使用OrCAD的元件自動編號功能);

　　(5) 手工布線(邊布邊檢查電源地網(wǎng)絡，前面說過：電源網(wǎng)絡使用鋪銅方式，所以少用走線);

　　總之，PCB設計中的指導思想就是邊繪制封裝布局布線邊反饋修正原理圖(從信號連接的正確性、信號走線的方便性考慮)。

　　7、晶振離芯片盡量近，且晶振下盡量不走線，鋪地網(wǎng)絡銅皮。多處使用的時鐘使用樹形時鐘樹方式布線。

　　8、連接器上信號的排布對布線的難易程度影響較大，因此要邊布線邊調(diào)整原理圖上的信號(但千萬不能重新對元器件編號)。

　　9、多板接插件的設計：

　　(1) 使用排線連接：上下接口一致;

　　(2) 直插座：上下接口鏡像對稱，如下圖：

　　10、模塊連接信號的設計：

　　(1) 若2個模塊放置在PCB同一面，則管教序號大接小小接大(鏡像連接信號);

　　(2) 若2個模塊放在PCB不同面，則管教序號小接小大接大。

　　這樣做能放置信號像上面的右圖一樣交叉。當然，上面的方法不是定則，我總是說，凡事隨需而變(這個只能自己領悟)，只不過在很多情況下按這種方式設計很管用罷了。

　　11、電源地回路的設計：

　　上圖的電源地回路面積大，容易受電磁干擾。

　　上圖通過改進——電源與地線靠近走線，減小了回路面積，降低了電磁干擾(679/12.8，約54倍)。因此，電源與地盡量應該靠近走線!而信號線之間則應該盡量避免并行走線，降低信號之間的互感效應。