多年來的pcb布板經(jīng)驗總結(jié)(轉(zhuǎn))

1、畢業(yè)4年以來，雖然其中有段時間在做嵌入式實(shí)時軟件系統(tǒng)的驅(qū)動部分，可一直都掛著“硬件工程師”的頭銜。其實(shí)有點(diǎn)慚愧，談不上對硬件的有多深的造詣，除了有相當(dāng)一部分時間設(shè)計硬件電路以外，更重要的也就是PCB布板。仔細(xì)想想，其中親手布過的電路板，從簡單的數(shù)字電視機(jī)頂盒前面板的單層板，到復(fù)雜一點(diǎn)的AT89C51為核心的工業(yè)控制類的雙層板，無線擴(kuò)頻電臺的基帶雙層板，高速FPGA的應(yīng)用板，再到比較復(fù)雜的含有DDRMEMERY總線的四層板等不下20塊，所

2、幸的還有接觸過的手機(jī)電路的8層板，所以，終歸對PCB的布板有些想法。想法也罷，經(jīng)驗也罷，只要能夠?qū)ψx者的布板有所幫助的話，也就達(dá)到了我寫這篇文章的目的。一塊優(yōu)秀的電路板，除了在實(shí)現(xiàn)電路原理功能之外，還要考慮EMIEMC，ESD，信號完整性等電氣特性，也要考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)，大功耗芯片的散熱問題，在這基礎(chǔ)上再考慮電路板美觀問題。所以，PCB板布線是門藝術(shù)，具體而言是門折衷的藝術(shù)。在開始學(xué)習(xí)摸索PCB布線之前，或許您會在各式各樣的參考書中看見各式

3、各樣的PCB板布線的規(guī)則，即使許多規(guī)則在一定程度上會是有相同的內(nèi)涵，可是在不同的實(shí)際布板實(shí)踐中會有不同的側(cè)重點(diǎn)，甚至規(guī)則之間會產(chǎn)生沖突。舉個例子：規(guī)則一信號傳輸?shù)穆窂皆蕉淘胶?，?guī)則二是在高頻布線要求阻抗匹配。在考慮布DDRMEMY的總線時，SOP封裝的MEMERY芯片不可能對所有的TRACK實(shí)現(xiàn)規(guī)則一正確的做法是整體考慮阻抗匹配的條件下實(shí)現(xiàn)所有的TRACK相對最短。因此，實(shí)際布線中規(guī)則之間的不可兼得就會讓讀者布線過程中自覺的有效的利用這

4、些規(guī)則時產(chǎn)生種種疑惑，甚至就陷入這樣或者是那樣的一般性的規(guī)則中不知所措。在這就需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)――各種布線規(guī)則只是指導(dǎo)性的，要結(jié)合實(shí)際的布線過程去不斷折衷以取得最大的效用。我想只要在實(shí)際布線中自覺注意這些規(guī)則，或多或少會對布線的效果有所幫助。1模塊化，結(jié)構(gòu)化的思想不僅體現(xiàn)在硬件原理設(shè)計中，也要反映在布局布線效果中如今的硬件平臺的集成度越來越高，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，自然而然也就要求無論是硬件原理圖的設(shè)計中還是PCB布線中使用模塊化，結(jié)構(gòu)化設(shè)計的方

5、法。如果接觸過大規(guī)模的FPGA或是CPLD就知道，復(fù)雜IC的設(shè)計必然要求采用自上至下的模塊化的設(shè)計方法。所以作為硬件工程師，在了解系統(tǒng)整體架構(gòu)的前提下，首先應(yīng)該在原理圖和PCB布線設(shè)計中自覺融合模塊化的設(shè)計思想。舉個例子，數(shù)字電視機(jī)頂盒的硬件平臺的主IC－QAMI5516中就有如下的幾種模塊：ST20:主頻180MHZ的32位RISCCPUPTI:TRANSPTSTREAM的處理單元DISPLAY:MPEG2解碼，顯示處理單元理有輕重緩

6、急之分。一般的布局規(guī)則，都要求區(qū)分模塊是模擬電路，還是數(shù)字電路，是高頻電路還是低頻電路，是主要的干擾源還是敏感的關(guān)鍵信號等等。因此，在布局之前必須仔細(xì)分析各個模塊信號的性質(zhì)包括模塊的屬性，功能，供電電源，具體信號的頻率，電流的流向，電流強(qiáng)度等，以確定模塊在PCB板上布局。通常，在機(jī)械結(jié)構(gòu)確定的情況下，復(fù)雜的系統(tǒng)還會有N種不同的布局方式，這需要站在系統(tǒng)的角度上依照一些規(guī)則的折中來找出最優(yōu)化的布局布線。在數(shù)字模塊中，都會有時鐘，例如SDRA

7、M的CLOCK，而時鐘電路是影響EMC的主要因素。集成電路的大部分噪聲都與時鐘頻率及其多次諧波有關(guān)。如果CLOCK信號是一個正弦波形式，如果處理不當(dāng)，對系統(tǒng)會“貢獻(xiàn)”一個該頻率或是該頻率的倍頻的干擾源，如果是CLOCK信號是方波形式，則對系統(tǒng)“貢獻(xiàn)”一個雜散頻率的干擾源。同時，CLOCK還是一個容易受干擾的信號，如果CLOCK受到干擾，對數(shù)字系統(tǒng)的影響可想而知。因此，時鐘電路模塊是屬于關(guān)鍵模塊，在布局布線過程中優(yōu)先各種規(guī)則考慮其布局布線

8、。類似的還有在現(xiàn)在許多的嵌入式硬件系統(tǒng)中的各種各樣的中斷模塊。中斷的觸發(fā)有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。曾經(jīng)碰到過一個設(shè)置為上升沿觸發(fā)的中斷因外界的干擾而不斷的被觸發(fā)，最終導(dǎo)致了RTOS由于處理不過來而堵死的現(xiàn)象。按照這一原則來分析二個簡單的電路布局。在一個我接觸到的手機(jī)硬件平臺中，顯示屏的亮度電路是通過一個PWM產(chǎn)生的不同脈寬信號，經(jīng)過一個RC積分電路建立不同的背光燈電壓來實(shí)現(xiàn)的。PWM信號和CLOCK相比，在對整個系統(tǒng)EMI的影響上在某種意義

9、上是相同的。但是如果仔細(xì)分析一些，就應(yīng)該知道，如果在布線時，IC的PWM信號在盡可能短的路徑上建立模擬的電平后才在PCB板上傳輸，也就是說電阻和電容盡可能的近PWM管腳放置，這樣可以使PWM對系統(tǒng)的干擾減小到最小。在手機(jī)硬件平臺的設(shè)計中，RF部分和音頻部分是系統(tǒng)的核心，這兩部分的布線占據(jù)絕對核心的地位，在布線時置于優(yōu)先考慮的地位。所以在實(shí)際布局布線中，這兩個模塊的信號線單獨(dú)布在一中間層，并且在其鄰層使用電源層和地層，把它屏蔽起來，同時其

10、他模塊盡量遠(yuǎn)離這兩個模塊，以免引入干擾。另外嘗試著考慮這樣一個細(xì)節(jié):MIC輸入很小的音頻信號需要經(jīng)過放大到一定的程度后再輸入到AUDIOADC中。我們知道抽象意義上的信道傳輸信噪比是衡量噪聲對系統(tǒng)的影響?？梢韵嗷⒄眨粋€小的噪聲在音頻信號放大之前就串?dāng)_就信道和在音頻信號在放大之后才進(jìn)信道對音頻指標(biāo)的影響。如果這信道的路徑不得以經(jīng)過一些強(qiáng)干擾源的區(qū)域，建議音頻信號進(jìn)行放大后再進(jìn)行傳輸。再比如在復(fù)雜系統(tǒng)的總線上通常會掛接類型的設(shè)備，如I2

11、C總線可以掛127個從設(shè)備，在某些機(jī)頂盒硬件平臺中通常會掛上DEMODULATTUNERE2PROM。這也要求對不同的設(shè)備對于分享總線的頻率上加以區(qū)分，對于使用頻率高的設(shè)備放在相對比較重要的位置上。例如在上述QAMI5516平臺上的EMI接口同時使用了SDRAM，F(xiàn)LASH兩種設(shè)備?；趯ο到y(tǒng)的理解，SDRAM放置的是實(shí)時操作系統(tǒng)的運(yùn)行代碼，F(xiàn)LASH是作為一種存儲介質(zhì)，在軟件系統(tǒng)運(yùn)行過程中SDRAM相對于FLASH有更多的讀寫操作，因