protel技術(shù)大全 學(xué)習(xí)protel常見(jiàn)問(wèn)題匯總
1.原理圖常見(jiàn)錯(cuò)誤:(1)ERC報(bào)告管腳沒(méi)有接入信號(hào):a.創(chuàng)建封裝時(shí)給管腳定義了I/O屬性;b.創(chuàng)建元件或放置元件時(shí)修改了不一致的grid屬性,管腳與線(xiàn)沒(méi)有連上;c.創(chuàng)建元件時(shí)pin方向反向,必須非pin name端連線(xiàn)。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/189536.htm(2)元件跑到圖紙界外:沒(méi)有在元件庫(kù)圖表紙中心創(chuàng)建元件。
(3)創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入pcb:生成netlist時(shí)沒(méi)有選擇為global.(4)當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí),千萬(wàn)不要使用annotate. 2.PCB中常見(jiàn)錯(cuò)誤:(1)網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒(méi)有找到:a.原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中沒(méi)有的封裝;b.原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中名稱(chēng)不一致的封裝;c.原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中pin number不一致的封裝。如三極管:sch中pin number為e,b,c,而pcb中為1,2,3.(2)打印時(shí)總是不能打印到一頁(yè)紙上:a.創(chuàng)建pcb庫(kù)時(shí)沒(méi)有在原點(diǎn);b.多次移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)了元件,pcb板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符,縮小pcb,然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi)。
(3)DRC報(bào)告網(wǎng)絡(luò)被分成幾個(gè)部分:表示這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有連通,看報(bào)告文件,使用選擇CONNECTED COPPER查找。
另外提醒朋友盡量使用WIN2000,減少藍(lán)屏的機(jī)會(huì);多幾次導(dǎo)出文件,做成新的DDB文件,減少文件尺寸和PROTEL僵死的機(jī)會(huì)。如果作較復(fù)雜得設(shè)計(jì),盡量不要使用自動(dòng)布線(xiàn)。
在PCB設(shè)計(jì)中,布線(xiàn)是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟,可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的,在整個(gè)PCB中,以布線(xiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高,技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線(xiàn)有單面布線(xiàn)、雙面布線(xiàn)及多層布線(xiàn)。布線(xiàn)的方式也有兩種:自動(dòng)布線(xiàn)及交互式布線(xiàn),在自動(dòng)布線(xiàn)之前,可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn),輸入端與輸出端的邊線(xiàn)應(yīng)避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線(xiàn)隔離,兩相鄰層的布線(xiàn)要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合。
自動(dòng)布線(xiàn)的布通率,依賴(lài)于良好的布局,布線(xiàn)規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定,包括走線(xiàn)的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線(xiàn),快速地把短線(xiàn)連通,然后進(jìn)行迷宮式布線(xiàn),先把要布的連線(xiàn)進(jìn)行全局的布線(xiàn)路徑優(yōu)化,它可以根據(jù)需要斷開(kāi)已布的線(xiàn)。并試著重新再布線(xiàn),以改進(jìn)總體效果。
對(duì)目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺(jué)到貫通孔不太適應(yīng)了,它浪費(fèi)了許多寶貴的布線(xiàn)通道,為解決這一矛盾,出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù),它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用,還省出許多布線(xiàn)通道使布線(xiàn)過(guò)程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB板的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而又簡(jiǎn)單的過(guò)程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì),才能得到其中的真諦。
1電源、地線(xiàn)的處理既使在整個(gè)PCB板中的布線(xiàn)完成得都很好,但由于電源、地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電、地線(xiàn)的布線(xiàn)要認(rèn)真對(duì)待,把電、地線(xiàn)所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線(xiàn)與電源線(xiàn)之間噪音所產(chǎn)生的原因,現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述:眾所周知的是在電源、地線(xiàn)之間加上去耦電容。
盡量加寬電源、地線(xiàn)寬度,最好是地線(xiàn)比電源線(xiàn)寬,它們的關(guān)系是:地線(xiàn)>電源線(xiàn)>信號(hào)線(xiàn),通常信號(hào)線(xiàn)寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線(xiàn)為1.2~2.5 mm對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線(xiàn)組成一個(gè)回路,即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)
用大面積銅層作地線(xiàn)用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線(xiàn)用?;蚴亲龀啥鄬影?,電源,地線(xiàn)各占用一層。
2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線(xiàn)時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問(wèn)題,特別是地線(xiàn)上的噪音干擾。
數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),對(duì)信號(hào)線(xiàn)來(lái)說(shuō),高頻的信號(hào)線(xiàn)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對(duì)地線(xiàn)來(lái)說(shuō),整人PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問(wèn)題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請(qǐng)注意,只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)決定。
3、信號(hào)線(xiàn)布在電(地)層上在多層印制板布線(xiàn)時(shí),由于在信號(hào)線(xiàn)層沒(méi)有布完的線(xiàn)剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個(gè)矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線(xiàn)。首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?/p>
4、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤(pán)與銅面滿(mǎn)接為好,但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤(pán),稱(chēng)之為熱隔離(heat shield)俗稱(chēng)熱焊盤(pán)(Thermal),這樣,可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。
5、布線(xiàn)中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用在許多CAD系統(tǒng)中,布線(xiàn)是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過(guò)密,通路雖然有所增加,但步進(jìn)太小,圖場(chǎng)的數(shù)據(jù)量過(guò)大,這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類(lèi)電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無(wú)效的,如被元件腿的焊盤(pán)占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過(guò)疏,通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)支持布線(xiàn)的進(jìn)行。
標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)
布線(xiàn)設(shè)計(jì)完成后,需認(rèn)真檢查布線(xiàn)設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則,同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求,一般檢查有如下幾個(gè)方面:線(xiàn)與線(xiàn),線(xiàn)與元件焊盤(pán),線(xiàn)與貫通孔,元件焊盤(pán)與貫通孔,貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。
電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度是否合適,電源與地線(xiàn)之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線(xiàn)加寬的地方。
對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線(xiàn)是否采取了最佳措施,如長(zhǎng)度最短,加保護(hù)線(xiàn),輸入線(xiàn)及輸出線(xiàn)被明顯地分開(kāi)。
模擬電路和數(shù)字電路部分,是否有各自獨(dú)立的地線(xiàn)。
后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會(huì)造成信號(hào)短路。
對(duì)一些不理想的線(xiàn)形進(jìn)行修改。
在PCB上是否加有工藝線(xiàn)?阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求,阻焊尺寸是否合適,字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤(pán)上,以免影響電裝質(zhì)量。
多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小,如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。概述本文檔的目的在于說(shuō)明使用PADS的印制板設(shè)計(jì)軟件PowerPCB進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)的流程和一些注意事項(xiàng),為一個(gè)工作組的設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)規(guī)范,方便設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流和相互檢查。
2、設(shè)計(jì)流程PCB的設(shè)計(jì)流程分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線(xiàn)、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟。
2.1網(wǎng)表輸入網(wǎng)表輸入有兩種方法,一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能,選擇Send Netlist,應(yīng)用OLE功能,可以隨時(shí)保持原理圖和PCB圖的一致,盡量減少出錯(cuò)的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表,選擇File->Import,將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)。
2.2規(guī)則設(shè)置如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話(huà),就不用再進(jìn)行設(shè)置這些規(guī)則了,因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí),設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則,必須同步原理圖,保證原理圖和PCB的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外,還有一些規(guī)則需要設(shè)置,比如Pad Stacks,需要修改標(biāo)準(zhǔn)過(guò)孔的大小。如果設(shè)計(jì)者新建了一個(gè)焊盤(pán)或過(guò)孔,一定要加上Layer 25.注意:PCB設(shè)計(jì)規(guī)則、層定義、過(guò)孔設(shè)置、CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動(dòng)文件,名稱(chēng)為Default.stp,網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)以后,按照設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層,并設(shè)置其它高級(jí)規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置,保證原理圖和PCB圖的規(guī)則一致。
2.3元器件布局網(wǎng)表輸入以后,所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn),重疊在一起,下一步的工作就是把這些元器件分開(kāi),按照一些規(guī)則擺放整齊,即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法,手工布局和自動(dòng)布局。2.3.1手工布局1.工具印制板的結(jié)構(gòu)尺寸畫(huà)出板邊(Board Outline)。
2.將元器件分散(Disperse Components),元器件會(huì)排列在板邊的周?chē)?/p>
3.把元器件一個(gè)一個(gè)地移動(dòng)、旋轉(zhuǎn),放到板邊以?xún)?nèi),按照一定的規(guī)則擺放整齊。
2.3.2自動(dòng)布局PowerPCB提供了自動(dòng)布局和自動(dòng)的局部簇布局,但對(duì)大多數(shù)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),效果并不理想,不推薦使用。2.3.3注意事項(xiàng)a.布局的首要原則是保證布線(xiàn)的布通率,移動(dòng)器件時(shí)注意飛線(xiàn)的連接,把有連線(xiàn)關(guān)系的器件放在一起b.數(shù)字器件和模擬器件要分開(kāi),盡量遠(yuǎn)離c.去耦電容盡量靠近器件的VCC d.放置器件時(shí)要考慮以后的焊接,不要太密集e.多使用軟件提供的Array和Union功能,提高布局的效率2.4布線(xiàn)布線(xiàn)的方式也有兩種,手工布線(xiàn)和自動(dòng)布線(xiàn)。PowerPCB提供的手工布線(xiàn)功能十分強(qiáng)大,包括自動(dòng)推擠、在線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC),自動(dòng)布線(xiàn)由Specctra的布線(xiàn)引擎進(jìn)行,通常這兩種方法配合使用,常用的步驟是手工—自動(dòng)—手工。
2.4.1手工布線(xiàn)1.自動(dòng)布線(xiàn)前,先用手工布一些重要的網(wǎng)絡(luò),比如高頻時(shí)鐘、主電源等,這些網(wǎng)絡(luò)往往對(duì)走線(xiàn)距離、線(xiàn)寬、線(xiàn)間距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封裝,如BGA,自動(dòng)布線(xiàn)很難布得有規(guī)則,也要用手工布線(xiàn)。
2.自動(dòng)布線(xiàn)以后,還要用手工布線(xiàn)對(duì)PCB的走線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整。
2.4.2自動(dòng)布線(xiàn)手工布線(xiàn)結(jié)束以后,剩下的網(wǎng)絡(luò)就交給自動(dòng)布線(xiàn)器來(lái)自布。選擇Tools->SPECCTRA,啟動(dòng)Specctra布線(xiàn)器的接口,設(shè)置好DO文件,按Continue就啟動(dòng)了Specctra布線(xiàn)器自動(dòng)布線(xiàn),結(jié)束后如果布通率為100%,那么就可以進(jìn)行手工調(diào)整布線(xiàn)了;如果不到100%,說(shuō)明布局或手工布線(xiàn)有問(wèn)題,需要調(diào)整布局或手工布線(xiàn),直至全部布通為止。
2.4.3注意事項(xiàng)a.電源線(xiàn)和地線(xiàn)盡量加粗b.去耦電容盡量與VCC直接連接c.設(shè)置Specctra的DO文件時(shí),首先添加Protect all wires命令,保護(hù)手工布的線(xiàn)不被自動(dòng)布線(xiàn)器重布d.如果有混合電源層,應(yīng)該將該層定義為Split/mixed Plane,在布線(xiàn)之前將其分割,布完線(xiàn)之后,使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅e.將所有的器件管腳設(shè)置為熱焊盤(pán)方式,做法是將Filter設(shè)為Pins,選中所有的管腳,修改屬性,在Thermal選項(xiàng)前打勾f.手動(dòng)布線(xiàn)時(shí)把DRC選項(xiàng)打開(kāi),使用動(dòng)態(tài)布線(xiàn)(Dynamic Route)
2.5檢查檢查的項(xiàng)目有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規(guī)則(High Speed)和電源層(Plane),這些項(xiàng)目可以選擇Tools->Verify Design進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則,必須檢查,否則可以跳過(guò)這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤,必須修改布局和布線(xiàn)。
注意:有些錯(cuò)誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò);另外每次修改過(guò)走線(xiàn)和過(guò)孔之后,都要重新覆銅一次。
2.6復(fù)查復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”,內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則,層定義、線(xiàn)寬、間距、焊盤(pán)、過(guò)孔設(shè)置;還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性,電源、地線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的走線(xiàn),高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線(xiàn)與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格,設(shè)計(jì)者要修改布局和布線(xiàn),合格之后,復(fù)查者和設(shè)計(jì)者分別簽字。
2.7設(shè)計(jì)輸出PCB設(shè)計(jì)可以輸出到打印機(jī)或輸出光繪文件。打印機(jī)可以把PCB分層打印,便于設(shè)計(jì)者和復(fù)查者檢查;光繪文件交給制板廠(chǎng)家,生產(chǎn)印制板。光繪文件的輸出十分重要,關(guān)系到這次設(shè)計(jì)的成敗,下面將著重說(shuō)明輸出光繪文件的注意事項(xiàng)。
a.需要輸出的層有布線(xiàn)層(包括頂層、底層、中間布線(xiàn)層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鉆孔文件(NC Drill)
b.如果電源層設(shè)置為Split/Mixed,那么在Add document.口的document.選擇Routing,并且每次輸出光繪文件之前,都要對(duì)PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅;如果設(shè)置為CAM Plane,則選擇Plane,在設(shè)置Layer項(xiàng)的時(shí)候,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Viasc.在設(shè)備設(shè)置窗口(按Device Setup),將Aperture的值改為199 d.在設(shè)置每層的Layer時(shí),將Board Outline選上e.設(shè)置絲印層的Layer時(shí),不要選擇Part Type,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line f.設(shè)置阻焊層的Layer時(shí),選擇過(guò)孔表示過(guò)孔上不加阻焊,不選過(guò)孔表示家阻焊,視具體情況確定g.生成鉆孔文件時(shí),使用PowerPCB的缺省設(shè)置,不要作任何改動(dòng)h.所有光繪文件輸出以后,用CAM350打開(kāi)并打印,由設(shè)計(jì)者和復(fù)查者根據(jù)“PCB檢查表”檢查過(guò)孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一,鉆孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%到40%.簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái),PCB上的每一個(gè)孔都可以稱(chēng)之為過(guò)孔。從作用上看,過(guò)孔可以分成兩類(lèi):一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來(lái)說(shuō),這些過(guò)孔一般又分為三類(lèi),即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷線(xiàn)路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線(xiàn)路和下面的內(nèi)層線(xiàn)路的連接,孔的深度通常不超過(guò)一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線(xiàn)路板內(nèi)層的連接孔,它不會(huì)延伸到線(xiàn)路板的表面。上述兩類(lèi)孔都位于線(xiàn)路板的內(nèi)層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過(guò)孔形成過(guò)程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱(chēng)為通孔,這種孔穿過(guò)整個(gè)線(xiàn)路板,可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn),成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過(guò)孔。以下所說(shuō)的過(guò)孔,沒(méi)有特殊說(shuō)明的,均作為通孔考慮。
從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看,一個(gè)過(guò)孔主要由兩個(gè)部分組成,一是中間的鉆孔(drill hole),二是鉆孔周?chē)暮副P(pán)區(qū),見(jiàn)下圖。這兩部分的尺寸大小決定了過(guò)孔的大小。很顯然,在高速,高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者總是希望過(guò)孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線(xiàn)空間,此外,過(guò)孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來(lái)了成本的增加,而且過(guò)孔的尺寸不可能無(wú)限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術(shù)的限制:孔越小,鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng),也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔的深度超過(guò)鉆孔直徑的6倍時(shí),就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,現(xiàn)在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右,所以PCB廠(chǎng)家能提供的鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil.二、過(guò)孔的寄生電容過(guò)孔本身存在著對(duì)地的寄生電容,如果已知過(guò)孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過(guò)孔焊盤(pán)的直徑為D1,PCB板的厚度為T(mén),板基材介電常數(shù)為ε,則過(guò)孔的寄生電容大小近似于:C=1.41εTD1/(D2-D1)
過(guò)孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長(zhǎng)了信號(hào)的上升時(shí)間,降低了電路的速度。舉例來(lái)說(shuō),對(duì)于一塊厚度為50Mil的PCB板,如果使用內(nèi)徑為10Mil,焊盤(pán)直徑為20Mil的過(guò)孔,焊盤(pán)與地鋪銅區(qū)的距離為32Mil,則我們可以通過(guò)上面的公式近似算出過(guò)孔的寄生電容大致是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,這部分電容引起的上升時(shí)間變化量為:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps.從這些數(shù)值可以看出,盡管單個(gè)過(guò)孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯,但是如果走線(xiàn)中多次使用過(guò)孔進(jìn)行層間的切換,設(shè)計(jì)者還是要慎重考慮的。
三、過(guò)孔的寄生電感同樣,過(guò)孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著寄生電感,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,過(guò)孔的寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn),減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來(lái)簡(jiǎn)單地計(jì)算一個(gè)過(guò)孔近似的寄生電感:L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指過(guò)孔的電感,h是過(guò)孔的長(zhǎng)度,d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出,過(guò)孔的直徑對(duì)電感的影響較小,而對(duì)電感影響最大的是過(guò)孔的長(zhǎng)度。仍然采用上面的例子,可以計(jì)算出過(guò)孔的電感為:L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH.如果信號(hào)的上升時(shí)間是1ns,那么其等效阻抗大小為:XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過(guò)已經(jīng)不能夠被忽略,特別要注意,旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過(guò)兩個(gè)過(guò)孔,這樣過(guò)孔的寄生電感就會(huì)成倍增加。
四、高速PCB中的過(guò)孔設(shè)計(jì)通過(guò)上面對(duì)過(guò)孔寄生特性的分析,我們可以看到,在高速PCB設(shè)計(jì)中,看似簡(jiǎn)單的過(guò)孔往往也會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過(guò)孔的寄生效應(yīng)帶來(lái)的不利影響,在設(shè)計(jì)中可以盡量做到:1、從成本和信號(hào)質(zhì)量?jī)煞矫婵紤],選擇合理尺寸的過(guò)孔大小。比如對(duì)6-10層的內(nèi)存模塊PCB設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),選用10/20Mil(鉆孔/焊盤(pán))的過(guò)孔較好,對(duì)于一些高密度的小尺寸的板子,也可以嘗試使用8/18Mil的過(guò)孔。目前技術(shù)條件下,很難使用更小尺寸的過(guò)孔了。對(duì)于電源或地線(xiàn)的過(guò)孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗。
2、上面討論的兩個(gè)公式可以得出,使用較薄的PCB板有利于減小過(guò)孔的兩種寄生參數(shù)。
3、PCB板上的信號(hào)走線(xiàn)盡量不換層,也就是說(shuō)盡量不要使用不必要的過(guò)孔。
4、電源和地的管腳要就近打過(guò)孔,過(guò)孔和管腳之間的引線(xiàn)越短越好,因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致電感的增加。同時(shí)電源和地的引線(xiàn)要盡可能粗,以減少阻抗。
5、在信號(hào)換層的過(guò)孔附近放置一些接地的過(guò)孔,以便為信號(hào)提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過(guò)孔。當(dāng)然,在設(shè)計(jì)時(shí)還需要靈活多變。前面討論的過(guò)孔模型是每層均有焊盤(pán)的情況,也有的時(shí)候,我們可以將某些層的焊盤(pán)減小甚至去掉。特別是在過(guò)孔密度非常大的情況下,可能會(huì)導(dǎo)致在鋪銅層形成一個(gè)隔斷回路的斷槽,解決這樣的問(wèn)題除了移動(dòng)過(guò)孔的位置,我們還可以考慮將過(guò)孔在該鋪銅層的焊盤(pán)尺寸減小。
評(píng)論