PCB的特殊布線及檢查方法詳解

中信華

　　PCB的特殊布線及檢查方法詳解

　　小編不知道電源朋友們在各種PCB布線完成之后會不會進(jìn)行檢查工作？但這項(xiàng)工作真的很重要。那么如何對pcb設(shè)計中布線進(jìn)行檢查，為后來的PCB設(shè)計、電路設(shè)計鋪好“路”呢?本文小編會從PCB設(shè)計中的各種特性來和你分享如何完成PCB布線后的檢查工作。

　　在講解PCB布線完成后的檢查工作之前，先為大家介紹三種PCB的特殊走線技巧：直角走線、差分走線和蛇形線。

　　直角走線(三個方面)
　　直角走線的對信號的影響就是主要體現(xiàn)在三個方面：一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載，減緩上升時間；二是阻抗不連續(xù)會造成信號的反射；三是直角尖端產(chǎn)生的EMI，到10GHz以上的RF設(shè)計領(lǐng)域，這些小小的直角都可能成為高速問題的重點(diǎn)對象。
　　差分走線(“等長、等距、參考平面”)
　　何為差分信號(Differential Signal)?通俗地說就是驅(qū)動端發(fā)送兩個等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三方面：
　　（1）抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)閮筛�差分走線之間的耦合很好，當(dāng)外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可被完全抵消。
　�。�2）能有效抑制EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。
　　（3）時序定位精確，由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個信號的交點(diǎn)，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。

　　蛇形線(調(diào)節(jié)延時)
　　蛇形線是layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時，滿足系統(tǒng)時序設(shè)計要求。其中最關(guān)鍵的兩個參數(shù)就是平行耦合長度 (Lp)和耦合距離(S)，很明顯，信號在蛇形走線上傳輸時，相互平行的線段之間會發(fā)生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，則耦合程度也越大�？赡軙�導(dǎo)致傳輸延時減小，以及由于串?dāng)_而大大降低信號的質(zhì)量，其機(jī)理可以參考對共模和差模串?dāng)_的分析。
　　下面是給Layout工程師處理蛇形線時的幾點(diǎn)建議：
　�。�1）盡量增加平行線段的距離(S)，至少大于3H，H指信號走線到參考平面的距離。通俗的說就是繞大彎走線，只要S足夠大，就幾乎能完全避免相互的耦合效應(yīng)。
　　（2）減小耦合長度Lp，當(dāng)兩倍的Lp延時接近或超過信號上升時間時，產(chǎn)生的串?dāng)_將達(dá)到飽和。
　　（3）帶狀線(Strip-Line)或者埋式微帶線(Embedded Micro-strip)的蛇形線引起的信號傳輸延時小于微帶走線(Micro-strip)。理論上，帶狀線不會因?yàn)椴钅４當(dāng)_影響傳輸速率。
　�。�4）高速以及對時序要求較為嚴(yán)格的信號線，盡量不要走蛇形線，尤其不能在小范圍內(nèi)蜿蜒走線。
　�。�5）可以經(jīng)常采用任意角度的蛇形走線，能有效的減少相互間的耦合。
　　（6）高速PCB設(shè)計中，蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力，只可能降低信號質(zhì)量，所以只作時序匹配之用而無其它目的。
　�。�7）使用的跨接線是否最少？跨接線要穿過元件和附件嗎？
　�。�8）裝配后字母看得見嗎?其尺寸和型號正確嗎?
　　（9）為了防止起泡，大面積的銅箔開窗口了沒有？
　�。�10）有工具定位孔嗎？

　　PCB電氣特性檢查項(xiàng)目：
　　（1）是否分析了導(dǎo)線電阻、電感、電容的影響?尤其是對關(guān)鍵的壓降相接地的影析了嗎？
　�。�2）導(dǎo)線附件的間距和形狀是否符合絕緣要求？
　�。�3）在關(guān)鍵之處是否控制和規(guī)定了絕緣電阻值？
　　（4）是否充分識別了極性？
　　（5）從幾何學(xué)的角度衡量了導(dǎo)線間距對泄漏電阻、電壓的影向嗎？
　�。�6）改變表面涂覆層的介質(zhì)經(jīng)過鑒定了嗎？

　　PCB物理特性檢查項(xiàng)目：
　　（1）所有焊盤及其位置是否適合總裝？
　�。�2）裝配好的印制電路板是否能滿足沖擊和振功條件？
　�。�3）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)元件的間距是多大？
　�。�4）安裝不牢固的元件或較重的部件固定好了嗎？
　�。�5）發(fā)熱元件散熱冷卻正確嗎?或者與印制電路板和其它熱敏元件隔離了嗎？
　　（6）分壓器和其它多引線元件定位正確嗎？
　　（7）元件安排和定向便于檢查嗎？
　�。�8）是否消除了印制電路板上和整個印制電路板組裝件上的所有可能產(chǎn)生的干擾？
　　（9）定位孔的尺寸是否正確？
　　（10）公差是否完全及合理？
　　（11）控制和簽定過所有涂覆層的物理特性沒有？
　　（12）孔和引線直徑比是否公能接受的范圍內(nèi)？

　　PCB機(jī)械設(shè)計因素：
　　雖然印制電路板采取機(jī)械方法支撐元件，但它不能作為整個設(shè)備的結(jié)構(gòu)件來使用。在印制版的邊沿部分，至少每隔5英寸進(jìn)行一定的文撐。選擇和設(shè)計印制電路板必須考慮的因素如下：
　�。�1）印制電路板的結(jié)構(gòu)--尺寸和形狀。
　�。�2）需要的機(jī)械附件和插頭(座)的類型。
　　（3）電路與其它電路及環(huán)境條件的適應(yīng)性。
　　（4）根據(jù)一些因素，例如受熱和灰塵來考慮垂直或水平安裝印制電路板。
　�。�5）需要特別注意的一些環(huán)境因素，例如散熱、通風(fēng)、沖擊、振動、濕度。灰塵、鹽霧以及輻射線。
　　（6）支撐的程度。
　�。�7）保持和固定。
　�。�8）容易取下來。

　　PCB印制電路板的安裝要求：
　　至 少應(yīng)該在印制電路板三個邊沿邊緣1英寸的范圍內(nèi)支撐。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，厚度為0.031--0.062英寸的印制電路板支撐點(diǎn)的間距至少應(yīng)為4英寸；厚度大 于0.093英寸的印制電路板，其支撐點(diǎn)的間距至少應(yīng)為5英寸。采取這一措施可提高印制電路板的剛性，并破壞印制電路板可能出現(xiàn)的諧振。
　　某種印制電路板通常要在考慮下列因素之后，才能決定它們所采用的安裝技術(shù)。
　�。�1）印制電路板的尺寸和形狀。
　�。�2）輸入、輸出端接數(shù)。
　�。�3）可以利用的設(shè)備空間。
　�。�4）所希望的裝卸方便性。
　�。�5）安裝附件的類型。
　�。�6）要求的散熱性。
　�。�7）要求的可屏蔽性。
　�。�8）電路的類型及與其它電路的相互關(guān)系。

　　印制電路板的撥出要求：
　　（1）不需要安裝元件的印制電路板面積。
　　（2）插拔工具對兩印制電路板間安裝距離的影響。
　　（3）在印制電路板設(shè)計中要專門準(zhǔn)備安裝孔和槽。
　　（4）插撥工具要放在設(shè)備中使用時，尤其是要考慮它的尺寸。
　�。�5）需要一個插拔裝置，通常用鉚釘把它永久性地固定在印制電路板組裝件上。
　　（6）在印制電路板的安裝機(jī)架中，要求特殊設(shè)計如負(fù)載軸承凸緣。
　�。�7）所用插拔工具與印制電路板的尺寸、形狀和厚度的適應(yīng)性。
　�。�8）使用插拔工具所涉及的成本，既包括工具的價錢，也包括所增加的支出。
　　（9）為了緊固和使用插拔工具，而要求在一定程度上可進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。

　　PCB機(jī)械方面的考慮：
　　對印制線路組裝件有重要影響的基材特性是：吸水性、熱膨張系數(shù)、耐熱特性、抗撓曲強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和硬度。所有這些特性既影響印制電路板結(jié)構(gòu)的功能，也影響印制電路板結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)率。
　　有時可以考慮螺旋走線的方式進(jìn)行繞線，仿真表明，其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線。

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