时间的流逝过程中,我们不断接触各种事物,这些事物会带给我们一定的启发,对于这些心得体会,我们应当记录下来。如何让自己的心得体会更具有感染力呢?下面是小编为大家整理的《关于制作pcb心得体会》,仅供参考,大家一起来看看吧。
第一篇:关于制作pcb心得体会
PCB制作实训报告
印刷电路板的设计与制作
实训报告
应用电子1121 姓名: 学号:
指导老师:冯薇 王颖
实训时间:2012.12.29----2013.1.6 实训地点:6407 目录
实训目的
实训内容
(1)电路简介
(2)手绘电路图(包括测绘数据)
(3)bom表
(4)原理图库文件
(5)原理图绘制
(6)封装库
(7)pcb板绘制
一、实训目的
增加我们对pcb制板工艺流程的熟悉程度,增强我们的实际动手操作能力,为以后的工作奠定良好的基础。
二、实训内容 (1)电路简介
(2)手绘电路图(包括测绘数据)
1、原理图设计
打开protel99se,建立库文件,通过file/new/project/pcb project建立,然后在file/new/schemotic建立原理图将此原理图移到库里面并通过file/save as保存到u盘里面首先打开prtoel99e软件,新建一个名位17张准.ddb文件,会生成design team recycle bi表,为以后的pcb图及自动布线,做好铺垫。 要注意的是: a.画导线要用连线工具。因为这样才有电气属性, b.放置网络标号。放置网络标号要用连线工具栏的网络连接工具,不要用画图工具去自己制作。 . (3)bom表 篇二:电路板设计制作实习报告
电路板设计制作实习报告
一、实习时间:200x.1.2——200x.1.11
二、实习地点:xx工业大学电气楼
三、指导老师:
四、实习目的:
通过二个星期的电子实习,对绘制原理图pcb图打印曝光显影腐蚀钻孔焊接门铃电路工作原理等有了一个基本的了解,对制作元器件收音机的装机与调试有一定的感性和理性认识,打好了日后学习计算机硬件基础。同时实习使我获得了收音机的实际生产知识和装配技能,培养了我理论联系实际的能力,提高了我分析问题和解决问题的能力,增强了独立工作的能力。1.熟悉手工焊锡常用工具的使用及其维护与修理。2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术,能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法,熟悉手工制作印制电板的工艺流程,能够根据电路原理图,元器件实物设计并制作印制电路板。4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围,能查阅有关的电子器件图书。5.能够正确识别和选用常用的电子器件,并且能够熟练使用普通万用表。.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
五、实习内容:
1.用protel绘制作品的原理图.pcb图打印曝光 2.显影腐蚀钻孔焊接门铃电路测试验收 3.收音机的焊接组装测试与验收 4.实习结束,写实习报告
六、焊接顺序与辨认测量
辨认测量:①学会了怎样利用色环来读电阻,然后用万用表来验证读数和实际情况是否一致,再将电阻别在纸上,标上数据,以提高下一步的焊接速度;②学会了怎样测量二极管及怎样辨认二极管的“+”,“—”极,③学会了怎样利用万用表测量三极管的放大倍数,怎样辨认三极管的“b”,“e”,“c”的三个管脚;④学会了电容的辨认及读数,“╫”表示元片电容,不分“+”、“—”极;“┥┣+”表示电解电容(注意:电解电容的长脚为“+”,短脚为“—”)。
焊接顺序:①焊接中周,为了使印刷电路板保持平衡,我们需要先焊两个对角的中周,在焊接之前一定要辨认好中周的颜色,以免焊错,千万不要一下子将四个中周全部焊在上面,这样以后的小元件就不好安装→②焊接电阻,前面我们已经将电阻别在纸上,我们要按r1——r13的顺序焊接,以免漏掉电阻,焊接完电阻之后我们需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前的值是一样(检验是否有虚焊)→③焊接电容,先焊接元片电容,要注意上面的读数(要知道223型元片电阻&103型元片电阻的区别,元片电容的读数方法——前两数字表示电容的值,后面的数字表示零的个数),紧接着就是焊电解电容了,特别要注意长脚是“+”极,短脚是“—”极→④焊接二极管,红端为“+”,黑端为“—”→⑤焊接三极管,一定要认清“e”,“b”,“c”三管脚按放大倍数从大到小的顺序焊接)→⑥剩下的中周和变压器及开关都可以焊了→⑦最需要细心的就是焊接天线线圈了,用四根线一定要按照电路图准确无误的焊接好→⑧焊接印刷电路板上“”状的间断部分,我们需要用焊锡把它们连接起来→⑨焊接喇叭和电池座。
七、对印制电路板图的设计实习的感受
印制电路板图的设计则是挑战我的快速接受新知识的能力。在我过去一直没有接触过印制电路板图的前提下,用一天的时间去接受、消化老师讲的内容,不能不说是对我的一个极大的挑战。在这过程中主要是锻炼了我与我与其他同学的团队合作的精神。因为我对电路知识不是很清楚,可以说是模糊。但是当我有什么不明白的地方去向其他同学请教时,即使他们正在忙于思考,也会停下来帮助我,消除我得盲点。在实习过程中,我熟悉了印制电路板的工艺流程、设计步骤和方法。最终虽说我的收音机组装与验收成功了,但是这个实习迫使我认识到自己的知识还不健全,动手设计能力还有待提高。 这次实习,使我更深刻地了解到了实践的重要性”,通过实习他们更加体会到了“学以致用”这句话的道理,终于体会到“实习前的自大,实习时的迷惘,实习后的感思”这句话的含义了,有感思就有收获,有感思就有提高篇三:pcb实验报告
《电子线路印刷版(pcb)设计cad》
实践报告
题目: 单片机最小系统pcb设计
姓 名:
学 号:
系 别: 信息工程系 专 业: 通信工程
年 级: 2013年 1月 9日
一、设计的任务与要求
学习掌握一种电路设计与制板软件(课堂主要使用 protel 99se,或其他软
件 altium designer 、pads、 orcad、 proteus 等),掌握软件使用的基本技巧的基础,结合专业相关电路方面知识来设计pcb板。根据参考系统设计一个小型的单片机系统,以 89c51 为核心单片机,具备如下主要功能模块:电源模块、isp(in-system programming)下载模块,时钟和复位模块、ad 采集模块、键盘模块、数码管和 led显示模块等,画出 sch原理图和对应的 pcb 印刷电路板。
主要设计内容:
1、根据需要绘制或创建自己的元件符号,并在原理图中使用;
2、sch原理图设计步骤与编辑技巧总结;
3、绘制或创建和元件封装,并在原理图中调用;
4、生成项目的 bom(bill of material) ;
5、设置 pcb 设计规则(安全距离、线宽、焊盘过孔等等) ,以及 pcb 设 计步骤和布局布线思路和技巧总结;
6、最终完整的 sch电路原理图;
7、元器件布局图;
8、最终完整的 pcb 版图。
二、实验仪器
pc机,protel 99se软件
三、原理图元件库设计 3.1 6段数码管模块 led数码管(led segment displays)是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极。led数码管有八个小led发光二极管,常用段数一般为7段有的另加一个小数点,通过控制不同的led的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型,其实共阴极就是将八个led的阴极连在一起,让其接地,这样给任何一个led的另一端高电平,它便能点亮。而共阳极就是将八个led的阳极连在一起。 (1)、具体外观及引脚:
(2)设计步骤:
a) b) c) d) e) f) g) 新建原理图库文件。 对新建的原理图命名。
打开自带的一位数码管的原理图库文件将其复制到上部新建的原理图库上。 将矩形框拉大成6位数码管的大小。
复制8段数码管符号粘贴5次构成6位数码管。
点右键放置引脚,放置14个引脚,按tab键编辑管脚属性,引脚序号如图。 保存。 3.2 74ls14(有施密特触发的六触发反相器) 74ls14 为有施密特触发器的六反相器,共有54/7
414、54/74ls14 两种线路结构型式,其
(1)具体外观及引脚:
(2)设计步骤: a) b) c) d) 图。 e) 在前面新建的原理图库中建新器件。 对新建的原理图命名。 放置合适大小的矩形框。
点右键放置引脚,放置14个引脚,按tab键编辑管脚属性,引脚序号如 点右键放置文本字符串,按tab键编辑文本属性,输入74ls14。 f) 保存。
其他元件系统库自带无需自行创建元件原理图
四、元件封装库创建
4.1 六段数码管模块封装 (1)具体外观、引脚及尺寸: (2)设计步骤
a) 新建pcb元件库文件。 b) 对新建的pcb元件命名 c) 打开自带的一位数码管的pcb元件库文件将其复制到上部新建的pcb元件库
上。
d) 将矩形框拉大成6位数码管的大小。 e) 复制8段数码管符号粘贴5次构成6位数码管。 f) 点右键放置焊盘,放置14焊盘,按tab键编辑管脚属性,焊盘为2行,每
行7个,2行的间隔为400mil,同行中相邻焊盘的间隔为100mil。焊盘顺序为左下角为1,左上角为14。 g) 保存。
其他元件系统库自带无需自行创建元件原理图
五、系统设计方案及原理图设计步骤与编辑技巧总结
设计一个基于单片机控制的通用嵌入式平台,具有以下功能模块:按键、adc 和数码显示。篇四:pcb版制作实训报告
目录: 第一章 软件介绍
第二章 原理图绘制 出现问题,解决方法
第三章 库文件添加
第四章 pcb电路绘制
第五章 封装库文件添加
第六章 一周学习心得总结
第一章: 软件介绍
1、简介
2、protel99se中主要功能模块如下:
⑴advanced schematic 99se(原理图设计系统)
该模块主要用于电路原理图设计、原理图元件设计和各种原理图报表生成等。 ⑵advanced pcb 99se(印刷电路板设计系统)
该模块提供了一个功能强大和交互友好的pcb设计环境,主要用于pcb设计、元件封装设计、报表形成及pcb输出。
⑶advanced route 99se(自动布线系统)
该模块是一个集成的无网格自动布线系统,布线效率高。 ⑷advanced integrity 99se(pcb信号完整性分析)
该模块提供精确的板级物理信号分析,可以检查出串扰、过冲、下冲、延时和阻抗等问题,并能自动给出具体解决方案。 ⑸advanced sim 99se(电路仿真系统)
该模块是一个基于最新spice3.5标准的仿真器,为用户的设计前端提供了完整、直观的解决方案。
⑹advanced pld 99se(可编程逻辑器件设计系统)
该模块是一个集成的pld开发环境,可使用原理图或cupl硬件描述语言作为设计前端,能提供工业标准jedec输出。
第二章原理图绘制
1、新建
2、 设置原理图图纸 标准纸张大小
3、元件的放置
4、元件的删除
选中元件后,按delete键删除。
5、元件的放置形式调整
双击元件: 篇五:pcb板制作实验报告 pcb板制作实验报告
姓 名: 任晓峰 08090107 陈 琛 08090103 符登辉 08090111 班 级: 电信0801班
指导老师: 郭杰荣
一 实验名称
pcb印刷版的制作
二 实习目的
通过pcb板的制作,了解制板工艺流程,掌握制板的原理知识,并熟悉制板工具的使用以及维护,锻炼实践动手的能力,更好的巩固制板知识的应用,具备初步制作满足需求,美观、安全可靠的板。
三 pcb板的制作流程 (1)原稿制作 (喷墨【硫酸纸】、激光【硫酸纸/透明菲林】、光绘非林) 把用protel设计好的电路图用激光(喷墨)打印机用透明、半透明或70g复印纸打印出。
注意事项:打印原稿时选择镜像打印,电路图打印墨水(碳粉)面必须与绿色的感光膜面紧密接触,以获得最高的解析度。稿面需保持清洁无污物,线路部分如有透光破洞,应用油性黑笔修补。 (2)曝光: 首先将pcb板裁剪成适当大小的板,然后撕掉保护膜,将打印好的线路图的打印面(碳粉面/墨水面)贴在感光膜面上,在用透明胶将原稿和pcb板的感光面贴紧,把pcb板放在曝光箱中进行曝光。曝光时间根据pcb板子而确定。本次制作的板子约为三分钟。
曝光注意事项:请保持感光板板面及原稿清洁和整齐,若曝光时间不足则容易在下个环节容易使线路腐蚀掉。 (3)显影:调制显像剂:显像剂:水(1:20),即1包20g显像剂配400cc水。显影:膜面朝上放感光板在盆里。
(4)蚀刻:块状三氯化铁:热水(1:3)的比例调配。蚀刻时间在10-30分钟。
注意事项:感光膜可以直接焊接不必去除,如需要去处的可以用酒精。三氯化铁蚀刻液越浓蚀刻越慢,太稀也慢。蚀刻时间不可过长或过短。蚀刻完毕后,用清水将蚀刻后的pcb板进行清洗,等待水干后在进行下一个步骤。 (5)二次曝光:将蚀刻好的pcb板放进曝光箱中进行二次曝光。此次曝光是将已经进行蚀刻的pcb板上的线路进行曝光。 (6)二次显影:将二次曝光的pcb板再次进行显影。将进行了二次曝光的pcb板进行显影,将pcb板上的线路进行显影,去掉线路上的感光膜,让铜箔线显露出来。 (7)打孔:使用钻头在已经制作好的pcb板上进行打孔。在本次实践过程中不进行,因为在打孔过程中容易造成打孔钻头断裂或者pcb板损坏,工艺有一定难度。
四 制作成品展示
五 对焊接实习的感受 首先,我们要感谢郭老师的教导,是老师一步一步的细致讲解,让我们成功完成了实验。 通过制板的学习,基本掌握了pcb板生产制作的原理和流程,以及电路板后期焊接,安装和调试与其前期制作的联系,培养了我们理论联系实际的能力,提高了分析问题和解决问题的能力,不仅锻炼了同学们之间团队合作的精神,还增强了我们独立工作的能力,收获很大,虽然在实验制作过程中遇到不少困难和挫折,但通过分析问题,请教老师和同学,最终顺利完成了课程设计的要求和任务。 电子制作中或在电子产品开发中,都会用到电路板,自制电路板的方法有很多,一般采用本次制版的方法。通过此次手动制版实验,对手动制版有了一个全面的了解,并且亲身实践,更容易理解制版过程中出现的问题,以及应该注意的事项。在此次手动制版时,需要注意的问题很多,显影液的调制,曝光,显影,蚀刻等时间的掌握都很重要,在制作过程中每一步都容易造成制作的pcb板出现不良或者制作出来的pcb板无法使用等情况。我们这次制作的pcb板由于蚀刻时间过短,导致pcb板上的铜没有被腐蚀掉,所以再次曝光后板子已经基本不能使用。
第二篇:感光法手工制作PCB总结
1、
准备物料
1、
覆铜板
2、
自干型抗蚀刻感光油墨
3、
油墨稀释剂(天那水、香蕉水)
4、
显影粉(碳酸钠)
5、
脱膜剂(氢氧化钠)
6、
松香水
2、
操作步骤
1、
将覆铜板用水磨砂纸进行打磨、冲洗。然后用热风枪吹干。
2、
在油墨中加入稀释剂,1:3的比例调匀。
3、
将调匀的油墨,均匀的涂在覆铜板上,注意不要涂得太厚
4、
用热风枪将油墨吹干,不粘手为止。
5、
将设计图纸反白打印到菲林片上,注意文字要镜像。
反白的方法,在机械层上用FILL进行填充整个板子。 点击“print prview”,在对话框中右击,选择“configuration”,在弹出的对话框中,将不需要的层去掉,比如bottom overlay top overlay在其上右击选择delete.
点击对话框上的preferences,找到bottom layer 点击其颜色将其由蓝色修改成白色,
6、
将菲林片放在涂好感光油墨的覆铜板上,并用有机玻璃压住,用夹子将覆铜板和有机板加紧
7、
在阳光曝光,时间一般1分钟
8、
将曝光过后的覆铜板放在显影液中,显影粉(碳酸钠)按1:50的比例溶于水即为显影液。
9、
用毛刷轻刷覆铜板,就可以看到电路显现出来了
10、
取出覆铜板,放入三氯化铁或环保蚀刻剂溶液中,进行蚀刻。
环保蚀刻剂按照1:4的比例兑水,即可形成蚀刻溶液。
无论是三氯化铁还是环保蚀刻剂溶液的温度对腐蚀的速度有很大的影响,
在腐蚀的过程中,要经常搅动一下溶液,以加快腐蚀的速度。一般溶剂可以重复使用。
11、
将腐蚀好的板子取出,用清水冲洗一下。放入脱膜剂中,油墨即被去除。
脱膜剂即将脱模粉按照1.5:10的比例(1.5克氢氧化钠兑10毫升水)兑水。温度50-60度。
12、
用小毛刷轻刷覆铜板,即可将感光油墨去除。
13、
将板子取出,用清水冲洗,热风机吹干。
14、
用微型电钻,按照设计使用不同的钻头,钻孔即可。
15、
在板子上涂上一层松香水。将松香溶于无水酒精中即为松香水。
16、
放置元件,进行焊接即可。
至此一个采用感光油墨手工制作PCB的过程就结束了。 注意:操作时最好带橡胶手套,溶液具有一定的腐蚀性。
第三篇:制作太阳能手机充电器电路图及PCB
太阳能手机充电器的制作及工作原理
本文介绍一种太阳能手机充电器,它使用太阳能电池板,经电路进行直流电压变换后给手机电池充电,并能在电池充电完成后自动停止充电,解决了外出时手机电池突然没有电且充电器不在身边或找不到可以充电的地方,影响了手机的正常使用。 工作原理
太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大,其内阻又比较高,因此输出电压不稳定,输出电流也小,这就需要用一个直流变换电路变换电压后供手机电池充电,直流变换电路见图1,它是单管直流变换电路,采用单端反激式变换器电路的形式。当开关管VT1导通时,高频变压器T1初级线圈NP的感应电压为1正2负,次级线圈Ns为5正6负,整流二极管VD1处于截止状态,这时高频变压器T1通过初级线圈Np储存能量;当开关管VT1截止时,次级线圈Ns为5负6正,高频变压器T1中存储的能量通过VD1整流和电容C3滤波后向负载输出。
电路工作原理简述如下:
三极管VT1为开关电源管,它和T
1、R
1、R
3、C2等组成自激式振荡电路。加上输入电源后,电流经启动电阻R1流向VT1的基极,使VT1导通。
VT1导通后,变压器初级线圈Np就加上输入直流电压,其集电极电流Ic在Np中线性增长,反馈线圈Nb产生3正4负的感应电压,使VT1得到基极为正,发射极为负的正反馈电压,此电压经C
2、R3向VT1注入基极电流使VT1的集电极电流进一步增大,正反馈产生雪崩过程,使VT1饱和导通。在VT1饱和导通期间,T1通过初级线圈Np储存磁能。
与此同时,感应电压给C2充电,随着C2充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,当VT1的基极电流变化不能满足其继续饱和时,VT1 退出饱和区进入放大区。
VT1进入放大状态后,其集电极电流由放大状态前的最大值下降,在反馈线圈Nb产生3负4正的感应电压,使VT1基极电流减小,其集电极电流随之减小,正反馈再一次出现雪崩过程,VT1迅速截止。
VT1截止后,变压器T1储存的能量提供给负载,次级线圈Ns产生的5负6正的电压经二极管VD1整流滤波后,在C3上得到直流电压给手机电池充电。
在VT1截止时,直流供电输人电压和Nb感应的3负4正的电压又经R
1、R3给C2反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。
R
5、R
6、VD
2、VT2等组成限压电路,以保护电池不被过充电,这里以3.6V手机电池为例,其充电限制电压为4.2V。在电池的充电过程中,电池电压逐渐上升,当充电电压大于4.2V时,经R
5、R6分压后稳压二极管VD2开始导通,使VT2导通,VT2的分流作用减小了VT1的基极电流,从而减小了VT1的集电极电流Ic,达到了限制输出电压的作用。这时电路停止了对电池的大电流充电,用小电流将电池的电压维持在4.2V。
元器件选择和安装调试
VT1要求Icm>0.5A,hEF为50-100,可用2SC2500、2SC1008等,VD1为稳压值为3V的稳压二极管。
高频变压器T1要自制,用E16的铁氧体磁芯,Np用φ0.21漆包线绕26匝,Nb用φ0.21漆包线绕8匝,Ns用φ0.41漆包线绕15匝。绕制时要注意各线圈的起始端不要搞错,以免电路不起振或输出电压不正常。组装时在两块磁芯间垫一层厚度约为0.03mm的塑料薄膜作磁芯气隙。
太阳能电池板使用4块面积为6cm×6cm的硅太阳能电池板,其空载输出电压为4V,当工作电流为40mA时输出电压为3V。由于直流变换器的工作效率随着输入电压的的增高而增高,因此4块太阳能电池板串联后使用,这时电路的输入电压为12V。读者可根据你能购到的太阳能电池板规格决定使用的数量和联接方法。
其它元件的参数见图1。
印刷电路板见图2,尺寸为45×26mm2。
安装完成后,接上太阳能电池板,并将其放在阳光下,空载时电路输出电压约为4.2V,当空载输出电压高于4.2V时可适当减小R5的阻值,反之增加R5的阻值。电路工作电流跟太阳光的强弱有关,正常时约为40mA,这时充电电流约为85mA。
第四篇:PCB制版心得体会
PCB制板实训课程心得体会
在本学期PCB制板实训过程中,通过我们不断地努力和老师耐心的帮助,我们掌握了PCB制板的具体流程,同时,我们也在其中收获到了很多东西,比如动手能力和应变能力等。我们在已有的的理论基础上去展示我们的实践操作能力,我觉得这是一个提升动手能力的机会。
以前每次都是听老师在课堂上讲绘制PCB和制作PCB板的过程,是纯粹的理论,看了书上的理论知识,感觉只是对PCB有了一点了解,通过本学期的实际制板,我们深刻意识到理论与实践相结合的重要性。通过这学期对PCB制板课的进一步学习,真正的掌握了PCB制板的技能,并且顺利完成了对“51单片机最小系统”和“多谐振荡电路”的设计与制作。
虽然课程已经结束,但并不意味着我们要停止对它的学习,学好PCB制板对我以后的专业发展肯定受益匪浅。所以在以后的时间里,我将不断地对PCB制板进行深入的学习,并打算在下学期能够独立完成复杂双面板的制作。
以上为我对PCB制板这门课程的一些感想,和我对这门课以后学习的一个简单的计划。
2013年12月18日
冯旭彪
第五篇:高速PCB设计心得
一:前言
随着PCB系统的向着高密度和高速度的趋势不断的发展,电源的完整性问题,信号的完整性问题(SI),以及EMI,EMC的问题越来越突出,严重的影响了系统的性能甚至功能的实现。所谓高速并没有确切的定义,当然并不单单指时钟的速度,还包括数字系统上升沿及下降沿的跳变的速度,跳变的速度越快,上升和下降的时间越短,信号的高次谐波分量越丰富,当然就越容易引起SI,EMC,EMI的问题。本文根据以往的一些经验在以下几个方面对高速PCB的设计提出一些看法,希望对各位同事能有所帮助。 电源在系统设计中的重要性 不同传输线路的设计规则 电磁干扰的产生以及避免措施
二:电源的完整性
1. 供电电压的压降问题。
随着芯片工艺的提高,芯片的内核电压及IO电压越来越小,但功耗还是很大,所以电流有上升的趋势。在内核及电压比较高,功耗不是很大的系统中,电压压降问题也许不是很突出,但如果内核电压比较小,功耗又比较大的情况下,电源路径上的哪怕是0.1V的压降都是不允许的,比如说ADI公司的TS201内核电压只有1.2V,内核供电电流要2.68A,如果路径上有0.1欧姆的电阻,电压将会有0.268V的压降,这么大的压降会使芯片工作不正常。如何尽量减小路径上的压降呢?主要通过以下几种方法。 a:尽量保证电源路径的畅通,减小路径上的阻抗,包括热焊盘的连接方式,应该尽量的保持电流的畅通,如下图1和图2的比较,很明显图2中选择的热焊盘要强于图1。
b:尽量增加大电流层的铜厚,最好能铺设两层同一网络的电源,以保证大电流能顺利的流过,避免产生过大的压降,关于电流大小和所流经铜厚的关系如表1所示。
(表1)
1 oz.铜即35微米厚,2 oz.70微米, 类推
举例说,线宽0.025英寸,采用2 oz.盎斯的铜,而允许温升30度,那查表可知, 最大安全电流是 4.0A 。 2. 同步开关噪声的问题。
同步开关噪声(Simultaneous Switch Noise,简称SSN)是指当器件处于开关状态,产生瞬间变化的电流(di/dt),在经过回流途径上存在的电感时,形成交流压降,从而引起噪声,所以也称为Δi噪声。开关速度越快,瞬间电流变化越显著,电流回路上的电感越大,则产生的SSN越严重。基本公式为:
VSSN=N·LLoop·(dI/dt)
公式1。
其中I指单个开关输出的电流,N是同时开关的驱动端数目,LLoop为整个回流路径上的电感,而VSSN就是同步开关噪声的大小。
如果是由于封装电感而引起地平面的波动,造成芯片地和系统地不一致,芯片的地被抬高这种现象我们称为地弹(Groundbounce)。同样,如果是由于封装电感引起的芯片和系统电源被降低,就称为电源反弹(PowerBounce)。如果芯片内部多个驱动同时开关时,会造成很大的芯片电源电压的压降和地平面的抬高,从而造成芯片的驱动能力的降低,电路速度会减慢。由公式1可知减小回路电感可以减小VSSN,其中回路电感包括芯片管脚的寄生电感,芯片内部电源和芯片内部地的电感,系统的电源和地的电感,以及信号线自身的电感,这四部分组成。所以见小VSSN的办法主要有以下几种方式。
a : 降低芯片内部驱动器的开关速率和同时开关的数目,以减小di/dt,不过这种方式不现实,因为电路设计的方向就是更快,更密。 b : 降低系统供给电源的电感,高速电路设计中要求使用单独的电源层,并让电源层和地平面尽量接近。
c :降低芯片封装中的电源和地管脚的电感,比如增加电源/地的管脚数目,减短引线长度,尽可能采用大面积铺铜。
d :增加电源和地的互相耦合电感也可以减小回路总的电感,因此要让电源和地的管脚成对分布,并尽量靠近。
3. 地的分割原则
任何一根信号线中的电流都要通过和它临近的地平面来回到它的驱动端,所以我们进行地的分割的时候要避免避免割断高速信号的回留路径,如下图3所示:
(图3)
上面的信号回路的电流不得不绕过分割槽,这样会产生很多相关的EMI问题,以及会给信号线的阻抗匹配产生影响。
三:不同传输线路的设计规则
根据信号线所处印制版中的层叠位置可以将信号线分为微带线和带状线,其中微带线是指在PCB的表层所走的线,有一层介质和它相临,信号传输速度较带状线要快,带状线在PCB的内层,有两层介质相临,信号传输速度比微带线要慢,但是EMI,EMC以及串扰等性能要好的多,所以建议高速信号都走成带状线。
根据信号线传输信号的方式最常见的有两种方式包括单端线和差分线。其中影响单端线传输性能的包括信号的反射和串扰。差分线虽然噪声免疫,但对阻抗控制,差分对间的线长要有严格的控制。下面分别对影响单端线和差分线性能的因素进行一下分析。 1. 单端线反射的形成以及消除办法
我们知道如果源端的阻抗和终端的阻抗相匹配那么信号的功率 将会是最大,如果终端和源端阻抗不匹配则将会引起信号的反射,部分信号还会辐射出去造成EMI问题。
(图4)
那么什么时候反射不用考虑,什么时候不得不考虑呢?如图4所示,假设信号从源端由高电平变为低电平传输出去,信号传输延时为Tp,(有的文档将沿跳变时间<=四分之一Tp做为把信号线看成微波中传输线的条件)如果2Tp小于信号沿的跳边时间的话,反射因素就不用考虑,因为不会影响电平的判断,只会使沿的跳变不规则。相反的如果2Tp大于信号沿跳变的时间,那么反射会在发射端形成振铃现象,会影响到电平的判断,所以要考虑影响。信号线在介质中的传输速度为:
公式2 公式2为信号线为带状线时的传输公式。当信号线为微带线时,传输的介电常数的计算公式为:
公式3
如果信号线过长则反射因素就不得不考虑。解决的办法可以在线上串一个小欧姆阻值的电阻,还可以并一个小容值的电容,不过这种方法不太现实。图5为串联电阻之前的波形,图6为串联电阻之后的波形。
2. 影响信号间串扰的因素及解决办法。
串扰是信号传输中常见的问题,有些说法只要控制间距是线宽的3倍就可以了,也就是常说的3W原则,这种说法只是说间距越大越好,但还是不够全面。
(图7)
由图7可知除了和线间距D有关,还和走线层和参考平面的高度H有关。D越大越好,H越小越好。随着PCB的密度越来越高,有时候不能满足3W原则,这就要根据系统的实际情况,看多大的串扰能够忍受,另外由于工艺的原因H也不能太小,一般都不要小于5mil。图8和图9为调整线间距和H前后的对比。 3. 差分线阻抗匹配和走线应注意事项
现今LVDS走线越来越流行,主要原因是因为它是采用一对线 对一个信号进行传输,其中一根上传输正信号,另一根上传输相反的电平,在接收端相减,这样可以把走线上的共模噪声消除。另外就是因为它的低功耗,LVDS一般都采用电流驱动,电压幅度才350mvpp。当然它也有缺点就是需要2倍宽度的走线数来传输数据。
差分线一般传输信号的速度都比较快,所以要进行严格的阻抗控制,一般都控制在100欧姆。下图10为一个差分传输模型,其中Z11和Z22分别为两跟信号线的特性阻抗,K为另外一跟线对自己的耦合系数。I为线上的电流。
图10 1线上任意一点的电压为V1=Z11*i1+Z11*i1*K 2线上任意一点的电压为 V2=Z22*i2+Z22*i2*K因为Z11=Z22=Z0,i1=-i2,所以V1和V2大小相等方向相反。所以差分阻抗为 Zdiff=2*Z0*(1-K)
公式4 由公式4可知差分阻抗不仅和单跟线的特性阻抗Z0有关,还和耦合系数K有关,所以调整线宽,间距,介电常数,电介质厚度,都会影响到差分阻抗。
另外差分线大多应用在源同步时钟系统当中,这就要求数据线和时钟线的长度要匹配,类外由差分线自身的特性要求一对之间的两跟线要匹配。下图11为等长的理想的差分线在接收端的情形。可以看到两跟线完全等延时,再相减之后不会出现误码。而图12为其中一跟线的延时比另一跟要长的情形,这样再相减误码很容易产生。
图11
图12 由于布线工具和器件本身以及工艺的原因很难做到没一对线和对与对之间的线都匹配,至于相差多少合适,并没有严格的公式,即使有也要具体情况具体分析,不可能都使用。根据以往的调试经验当信号工作在500MHZ~~800MHZ之间时,对内相差80mil,对间和时钟相差+-250mil,不会出现问题。(仅做参考)。
四:电磁干扰的产生及避免措施
EMI即电磁辐射是很常见的问题,主要减少电磁辐射的办法有以下几种方法:
a :屏蔽。在比较敏感或高速的信号周围用地平面进行屏蔽,每格1000mil打一个地孔。
b :避免或减小信号的环路面积。由电磁场理论可知变化的电场产生变化的磁场,当开关频率很高的时候,会由环路向外辐射电磁能量,也容易接收外面的磁场,就象是一个天线,所以应该尽量避免。 c :做好电源的滤波。滤波的器件主要包括磁珠和电容。磁珠类似带通滤波器,可以抑制高频,选择不同容值的电容可以针对不同频率的滤波起到旁路作用。 五:总结
随着PCB密度,速度的提高,以及工艺方面的限制,信号完整性问题,以及电磁兼容问题会越来越突出,但只要我们依据一定的设计准则,通过一些仿真软件比如说Hyperlynx,还是可以把高速设计问题很好的解决。
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