PCB

PCB设计是开关电源设计非常重要的一步，对电源的电性能、EMC、可靠性、可生产性都有关联。当前开关电源的功率密度越来越高，对PCB布局、布线的要求也越发严格，合理科学的PCB设计让电源开发事半功倍，以下细节供您参考。

<strong><font size="4" color="blue"> 一、布局要求</font></strong>

PCB布局是比较讲究的，不是说随便放上去，挤得下就完事的。一般PCB布局要遵循几点：

1、布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。

2、以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB电路板上，这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接；振荡电路，滤波去耦电容要紧靠近IC，地线要短，如图1所示。

PCB表面处理最基本的目的是保证良好的可焊性或电性能。由于自然界的铜在空气中倾向于以氧化物的形式存在，不大可能长期保持为原铜，因此需要对铜进行其他处理。

<strong>1、热风整平（喷锡）</strong>
热风整平又名热风焊料整平(俗称喷锡)，它是在PCB表面涂覆熔融锡（铅）焊料并用加热压缩空气整（吹）平的工艺，使其形成一层既抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属间化合物。PCB进行热风整平时要沉在熔融的焊料中；风刀在焊料凝固之前吹平液态的焊料；风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化和阻止焊料桥接。
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<font color="#FD8900">作者:ERIN GOWDY, MENTOR GRAPHICS CORPORATION</font>

正如我们在近期发布的白皮书《影响 PCB 工程团队工作效率的三大难题》中指出的,人口结构的剧变导 致了电气工程师工作范围的转变。特别是,工程师被迫要肩负过去由资深专家执行的任务。需要重申一下,电子系统开发方式的这一根本改变是由三大挑战造成的:

1. 首先是持续呈加速度式上升的设计复杂性。在解决复杂性问题的同时,还需要满足上市时间、成本 降低以及质量提高等业务驱动因素的要求。
2. 其次是 PCB 设计人员和设计工程师人才储备的萎缩。其结果是,剩余的人员需要用更少的资源实现 更大的产出。
3. 最后一项是,企业在开发项目中采用了更加“依赖于系统”的方案。项目不再是以 PCB 为中心的单 个设计,而是跨多个领域的整体系统。

我们认为,正是这三项挑战,导致了系统开发方法以及确保获得最大成功所需的工具发生重大的变革。

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就高速ADC PCB的布局布线技巧，之前我们分享过如何实现裸露焊盘的最佳连接。除了需要注意裸露焊盘，小编还要和大家唠唠去耦和层电容~

有时我们会忽略使用去耦的目的，仅仅在电路板上分散大小不同的许多电容，使较低阻抗电源连接到地。但问题依旧：需要多少电容？许多相关文献表明，必须使用大小不同的许多电容来降低功率传输系统（PDS）的阻抗，但这并不完全正确。相反，仅需选择正确大小和正确种类的电容就能降低PDS阻抗。

举个栗子
考虑设计一个10 mΩ参考层，如图1所示。如红色曲线所示，系统电路板上使用许多不同值的电容，0.001 μF、0.01 μF、0.1 μF等等。这当然可以降低500 MHz频率范围内的阻抗，但是，请看绿色曲线，同样的设计仅使用0.1 μF和10 μF电容。这证明，如果使用正确的电容，则不需要如此多的电容。这也有助于节省空间和物料（BOM）成本。

接地层的使用与上文讨论的星型接地系统相关。为了实施接地层，双面PCB（或多层PCB的一层）的一面由连续铜制造，而且用作地。其理论基础是大量金属具有可能最低的电阻。由于使用大型扁平导体，它也具有可能最低的电感。因而，它提供了最佳导电性能，包括最大程度地降低导电平面之间的杂散接地差异电压。

请注意，接地层概念还可以延伸，包括 电压层。电压层提供类似于接地层的优势—极低阻抗的导体—但只用于一个（或多个）系统电源电压。因此，系统可能具有多个电压层以及接地层。

虽然接地层可以解决很多地阻抗问题，但它们并非灵丹妙药。即使是一片连续的铜箔，也会有残留电阻和电感；在特定情况下，这些就足以妨碍电路正常工作。设计人员应该注意不要在接地层注入很高电流，因为这样可能产生压降，从而干扰敏感电路。

保持低阻抗大面积接地层对目前所有模拟电路都很重要。接地层不仅用作去耦高频电流（源于快速数字逻辑）的低阻抗返回路径，还能将EMI/RFI辐射降至最低。由于接地层的屏蔽作用，电路受外部EMI/RFI的影响也会降低。

接地层还允许使用传输线路技术（微带线或带状线）传输高速数字或模拟信号，此类技术需要可控阻抗。

PCB( Printed Circuit Board)，中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

而双层pcb板即双层线路板，双层线路板这种电路板的两面都有布线，不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔。导孔是在pcb上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。用PROTEL画双面pcb板子的时候，在TopLayer(顶层)上画导线连接元器件，就是在顶层画板; 选择BottomLayer(底层)，在底层上画导线连接元器件，就是在底层上画板。以上就是画双层pcb，意思是在一块pcb板子的顶层和底层都画导线。双面板解决了单面板中因为布线交错的难点(可以通过孔导通到另一面)，即正反两面都有布线，元器件可以焊接在正面，也可以焊接在反面，它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

<strong>双层pcb板—设计及布线原则</strong>

双层板地线设计成栅状围框形成，即在印制板一面布较多的平行地线，另一面为抄板垂直地线，然后在它们交叉的地方用金属化过孔连接起来(过孔电阻要小)。　　

电子设备工作时产生的热量，使设备内部温度迅速上升，若不及时将该热量散发，设备会持续升温，器件就会因过热失效，电子设备的可靠性将下降。因此，对电路板进行散热处理十分重要。

<strong>一、印制电路板温升因素分析</strong>

引起印制板温升的直接原因是由于电路功耗器件的存在，电子器件均不同程度地存在功耗，发热强度随功耗的大小变化。

印制板中温升的2种现象：

（1）局部温升或大面积温升；

（2）短时温升或长时间温升。

在分析PCB热功耗时，一般从以下几个方面来分析。

1、电气功耗

（1）分析单位面积上的功耗；

（2）分析PCB电路板上功耗的分布。

2、印制板的结构

（1）印制板的尺寸；

（2）印制板的材料。

3、印制板的安装方式

（1）安装方式（如垂直安装，水平安装）；

（2）密封情况和离机壳的距离。

4、热辐射

（1）印制板表面的辐射系数；

（2）印制板与相邻表面之间的温差和他们的绝对温度；

5、热传导

（1）安装散热器；

本文主要分享差分信号PCB布局布线时的几个常见误区：

误区一：认为差分信号不需要地平面作为回流路径，或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径。造成这种误区的原因是被表面现象迷惑，或者对高速信号传输的机理认识还不够深入。虽然差分电路对于类似地弹以及其它可能存在于电源和地平面上的噪音信号是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径，其实在信号回流分析上，差分走线和普通的单端走线的机理是一致的，即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流，最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外，还存在相互之间的耦合，哪一种耦合强，那一种就成为主要的回流通路。

很多刚接触阻抗的人都会有这个疑问，为什么常见的板内单端走线都是默认要求按照50欧姆来管控而不是40欧姆或者60欧姆？这是一个看似简单但又不好回答的问题。在写这篇文章前我们也查找了很多资料，其中最有知名度的是Howard Johnson, PhD关于此问题的答复，原文可以详见如下链接：http://www.edadoc.com/cn/jswz/show_815.html，相信很多人都有看过。

为什么说不好回答呢？信号完整性问题本身就是一个权衡取舍的问题，所以在业内最著名的一句话也就是："It depends……" 这就是没有标准答案，仁者见仁智者见智的一个问题。今天高速先生也就这个问题综合各种答复来简单总结下，在此也是抛砖引玉，希望更多的人可以从各自的角度出发总结出更多相关的因素。