ch2電路板設(shè)計(jì)
2.0 去耦與旁路 2.01 旁路與去耦的區(qū)別：旁路電容以輸入信號(hào)中的干擾為濾除對(duì)象電路板電流過大的原因電感，而去耦電容以輸出信號(hào)中的干擾為濾除對(duì)象（電源也有去耦） , 以避免干擾信號(hào)返回電源。 這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。 去耦電容相當(dāng)于電板，防止電壓突然變化導(dǎo)致電流升高，相當(dāng)于過濾噪聲。 具體的電容值可以根據(jù)電壓的大小、預(yù)期噪聲的大小、動(dòng)作時(shí)間的大小來估算。 去耦電容通常非常大，對(duì)高頻噪聲基本無效。 旁路電容是針對(duì)高頻的，即利用了電容的頻率阻抗特性。 只是旁路電容通常指的是高頻旁路，也就是在高頻開關(guān)噪聲上加了三個(gè)低阻抗的漏電通路。 高頻旁路電容通常比較小，根據(jù)諧振頻率一般為0.1u、0.01u等，而去耦電容通常比較大，10u或更大，根據(jù)短路參數(shù)和電路的變化驅(qū)動(dòng)電壓。 當(dāng)然。 旁路電容（）以輸入信號(hào)中的高頻噪聲為濾波對(duì)象，濾除功率放大器攜帶的高頻噪聲。 旁路電容通常接在信號(hào)端對(duì)地，起到抗干擾或增加噪聲的作用； 旁路：從設(shè)備或電纜中轉(zhuǎn)移不需要的串?dāng)_射頻能量。 這主要是通過形成一個(gè)交流旁路來消除無意中進(jìn)入敏感部分的能量，它還可以提供基帶混頻功能（帶寬受限）。 旁路電容的主要作用是形成交流分流電路板電流過大的原因電感，然后將這些進(jìn)入敏感區(qū)的無用能量耗散掉。 旁路電容通常用作高頻旁路元件，以降低對(duì)電源模塊的瞬態(tài)電壓需求。 一般來說，鋁電解電容和鉭電容更適合作為旁路電容，其電容值取決于PCB板上的瞬態(tài)電壓要求，通常在10~470μF范圍內(nèi)。 去耦電容 1、儲(chǔ)能，降低突發(fā)噪聲電流；
2、旁路高頻噪聲電容一般較大。 去耦電容（ ）也叫去耦電容，起到濾除輸出信號(hào)干擾的作用。 去耦電容在集成電路電源與地之間有兩個(gè)作用：一方面是集成電路的儲(chǔ)能電容； 下降到 GND）。 在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)，會(huì)在電源線上形成較大的尖峰電壓，產(chǎn)生瞬態(tài)噪聲電流，影響功放的正常工作。 這就是耦合。 對(duì)于噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電壓變化大的元器件，以及ROM、RAM等存儲(chǔ)元器件，應(yīng)在芯片的電源線（Vcc）和相線（GND）之間直接接一個(gè)去耦電容。 去耦電容的配置 去耦電容的選擇并不嚴(yán)格，可以按照C=1/f來選擇，其中f是電路的頻率，即可以選擇0.1uf來濾除10MHZ的頻率。
2.1. 線路板疊放：-銅板疊放原理：
1. 盡量減小電源平面和地平面之間的距離。 電源層和地層都有阻抗，而且電源層的阻抗更高。 為了增加電源平面的阻抗，從而降低輻射電磁波的幅度，盡量將地平面和電源平面相鄰并靠在一起。 電容器會(huì)增加電源平面阻抗。
2. 當(dāng)有多個(gè)電源平面時(shí)，盡量減小電源平面之間的寬度。
3、盡量避免兩個(gè)布線層直接相鄰。 如果不阻止，則兩層垂直布線。
4.使用素?cái)?shù)layer.craft問題
5、盡量使所有信號(hào)層都緊鄰基巖。 電源層和基巖都可以有效屏蔽，但接地層比電源層更有效。
6、高速、高頻、時(shí)鐘信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)最好布置在與巖體相鄰的外層。 四層堆疊方案： 最佳布線層S1（緊鄰基巖） 六層堆疊方案： 優(yōu)化布線層S2 兩個(gè)基巖，一層電源層和三個(gè)信號(hào)層 2.2． 布局：按功能，對(duì)頻率和信號(hào)進(jìn)行電路板布局，定義功能區(qū)域，盡量減少走線寬度，特別是高速信號(hào)線的寬度 1.劃分電源、IO、模擬電路. 根據(jù)地面實(shí)際情況劃分地面：如大電流和小電流數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)、高速和低速信號(hào)、高壓和低壓信號(hào)，分別設(shè)置相線和不同的地面并通過一個(gè)點(diǎn)連接它們； —————— 一般為PCB走線、0R內(nèi)阻等。 2.2.2關(guān)于覆銅 為了有效屏蔽PCB板外層信號(hào)，便于PCB制版的層壓工藝： ————在PCB板表面大面積覆銅。 注意防止死銅。 銅皮邊角可做45°或圓角處理，以降低天線效應(yīng)。
關(guān)于死銅：
1、死銅是銅帶的孤島，會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)，放大周圍的電磁輻射
2. 面積小的死銅可以去掉，加強(qiáng)面積的死銅可以加盲孔，使其與GND建立良好的連接。 （對(duì)于低頻電路，可以選擇直接去除死銅） 鋪板時(shí)在覆銅和參考地之間增加大量盲孔的原因：
1、使信號(hào)返回路徑最短，從而減小環(huán)路面積；
2、在表面銅帶和參考地之間建立更好的連接，防止天線效應(yīng)；
3、在板邊或功能模塊邊沿，放置1/10波長(zhǎng)的盲孔，產(chǎn)生法拉第電磁屏蔽籠，可有效降低PCB對(duì)外輻射和輻射干擾；
4、制程中避免銅帶上翹
5、由于靜電防護(hù)ESD的需要，減少漏電到地的路徑。 當(dāng)PCB中有多個(gè)地平面層時(shí)，應(yīng)使用更多分散的盲孔連接板上的地平面，特別是在信號(hào)集中和換層的地方，以提供更短的環(huán)路并增加輻射對(duì)于層變化信號(hào)。 . 20H：為了減少電路板的邊緣輻射，多層PCB設(shè)計(jì)的電源層會(huì)相對(duì)基巖后退一定距離。 若電源層與對(duì)應(yīng)基巖之間的薄板長(zhǎng)度為H，則電源層相對(duì)于基巖。 要求底層退刀距離為20H。 設(shè)計(jì)符合20H，將從電路板邊界輻射的電磁能量的70%將被限制在板內(nèi)。
2.3. 布線：盡量使布線寬度盡可能短，尤其是高速信號(hào)線，以減少信號(hào)環(huán)路面積。
2.3.1 信號(hào)環(huán)路面積 布局布線時(shí)，所有信號(hào)環(huán)路面積（尤其是高頻信號(hào)和敏感信號(hào)環(huán)路面積）應(yīng)盡可能小。 信號(hào)環(huán)路區(qū)域?yàn)椋盒盘?hào)流經(jīng)走線，返回信號(hào)流經(jīng)走線下方的參考層，所以信號(hào)經(jīng)過的環(huán)路為，----走線----信號(hào)接收端-- -- layer----參考層走線下方的走線----信號(hào)源下方----信號(hào)源。 環(huán)路面積是閉合跡線寬度除以跡線到參考平面的高度。 環(huán)路面積由信號(hào)的走線、信號(hào)回到信號(hào)源的路徑（最短路徑）、走線層到參考層的高度決定。
2.2.2 走線位置 對(duì)于關(guān)鍵信號(hào)線（尤其是時(shí)鐘線），優(yōu)先采用外層走線； 優(yōu)選無相鄰布線層或相鄰布線層但其對(duì)應(yīng)區(qū)域無布線的層； 按鍵信號(hào)接線注意不要越過平面分隔線。 不管是低速信號(hào)還是高速信號(hào)，都不應(yīng)該越過分割線，這樣會(huì)減少不可預(yù)知的信號(hào)環(huán)路面積。 低速信號(hào)的環(huán)路會(huì)沿著內(nèi)阻最小的路徑流動(dòng)，跨越分割面的走線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)環(huán)路繞一個(gè)大圈，減小信號(hào)環(huán)路的面積； 對(duì)于高速信號(hào)，電感對(duì)環(huán)路的影響會(huì)小于內(nèi)阻，信號(hào)會(huì)跟隨阻抗。 路徑流量最低，跨平面走線，減小信號(hào)環(huán)路面積，減小支路電感，輸出波形容易振蕩。 如果無法避免交叉拆分布線，則應(yīng)進(jìn)行橋接，將信號(hào)路徑方向的地平面連接起來，形成固定的信號(hào)環(huán)路。
2.2.3 接線形式 45°圓弧接線 更多設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)見下面PDF
2.2.4 微帶線和帶狀線 ：走在外層（/）上，帶狀線埋在PCB里面，如右圖，紅色部分是導(dǎo)體，紅色部分是PCB的絕緣介質(zhì), 是嵌入兩層導(dǎo)體之間的帶狀線。 由于它嵌在兩層導(dǎo)體之間，它的電場(chǎng)分布在包裹它的兩個(gè)導(dǎo)體（平面）之間，不會(huì)輻射能量，也不會(huì)受到外界輻射的干擾。 又因?yàn)楸浑娊橘|(zhì)包圍（介電常數(shù)大于1），所以信號(hào)在線路中的傳輸速率比在線路中慢！
微帶線：是走在表層（）上的帶狀線，貼在PCB表面，如上圖是因?yàn)榫€（微帶線）的一側(cè)暴露在空氣中（可以輻射到周圍或受到周圍的輻射干擾），而另一面附著在PCB的絕緣介質(zhì)上，所以它產(chǎn)生的電場(chǎng)一部分分布在空氣中，另一部分分布在絕緣層中PCB的介質(zhì)。而且線路中的信號(hào)傳輸速率比線路中的信號(hào)傳輸速率快，這是它突出的優(yōu)點(diǎn)：時(shí)鐘電路容易受到干擾，對(duì)外輻射也大
接線時(shí)應(yīng)注意：
1.盡量減小時(shí)鐘線的寬度。 如果時(shí)鐘線無法縮短，則應(yīng)在時(shí)鐘線外加一條屏蔽相線；
2、時(shí)鐘電路應(yīng)遠(yuǎn)離其他無關(guān)電路，以盡量減少其外部干擾。 可以優(yōu)先路由外層。