Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

7 PCB设计中应避免的致命错误

有想法你想推向市场吗?在这个系列中,John Teel介绍了从原型扩展到生产的过程。请仔细阅读每一部分,详细了解如何合并各个组件。


设计电子设备很复杂,许多常见的错误经常发生在印刷电路板(PCB)上。 PCB是将所有电子元件连接在一起的东西。

无论您是自己选择设计还是聘请工程师,我强烈建议您在制作任何原型之前先获得独立工程师的设计评审。在原型设计之前,我总是让其他工程师检查我的设计。独立设计审核是防止代价高昂错误的最佳方法之一,例如下面列出的错误。

1.高电流走线不够宽

如果PCB走线必须处理大于几百毫安的电流,则最小宽度可能不够。外部层上的迹线可以承载相同厚度的内部迹线。这是因为外部迹线具有优异的气流和散热性。

铜重量测量每条迹线上使用的铜的厚度。大多数PCB制造商允许您选择0.5盎司/平方米的铜重量。英尺到约2.5盎司/平方英尺。英尺

我建议使用迹线宽度计算器进行正确的计算。您必须指定轨迹的允许温升,以计算其载流量。一个安全的选择是10C升高,但如果你需要更窄的走线宽度,你可以使用20C或更高的温升。

2.着陆模式的错误

PCB设计软​​件包提供电子元件库。这些库包括每个组件的原理图符号和PCB着陆模式。如果您在设计中坚持使用这些组件,通常不会遇到问题。

但是,如果使用这些库之外的组件,则必须手动绘制原理图符号和PCB着陆模式。很容易犯错,特别是在着陆模式上。例如,如果焊盘与焊盘的间距偏差仅为几分之一毫米,则引脚将无法正确对齐,从而使焊接变得困难或不可能。

3.无线设计上的天线布局不正确

如果您的产品使用无线技术,则PCB上天线的布局非常关键。然而,即使是电气工程师,它也经常被错误地布置。

要在收发器和天线之间实现最大功率传输,必须匹配其阻抗。这意味着它们的复阻抗而不是它们的简单电阻。您需要一条合适的传输线来连接天线和收发器。大多数情况下,传输线应具有50欧姆阻抗,以便与天线进行最大功率传输。

您可以使用特殊计算器(例如Avago的免费工具AppCad)确定PCB传输线尺寸,以实现适当的阻抗。我推荐这种特殊的AppCAD,因为它可以处理许多不同类型的传输线(微带,共面波导等)。它也是我定期使用的工具。其他在线计算器的选择更加有限。

在天线和收发器之间通常也需要匹配电路,如LC pi网络。这允许您微调天线阻抗。

4.未使用或未正确放置的去耦电容

设计中的大多数元件都需要干净,稳定的电压。电源轨上的去耦电容有助于实现此功能。

但是,去耦电容需要尽可能靠近需要稳定电压才能有效的引脚。来自电源轨的电源走线也需要在到达需要稳定电压的引脚之前通过去耦电容。

对于高灵敏度组件,例如模数转换器,还应添加串联电感器。这样可以创建一个低通LC滤波器,以消除任何电源噪声。

5.未优化的开关稳压器布局

电子设计中存在两种类型的电压调节器。第一种是线性稳压器。它们可能会浪费很多电力,但它们很便宜并且通常很容易正确布局。虽然对于特别高功率或超低噪声的应用,线性稳压器的布局变得更加关键。

第二种是开关调节器。开关稳压器更复杂,但效率更高(浪费更少的功率=更长的电池寿命)。但是,它们需要在PCB上进行更仔细的布局,因此应严格遵循数据表指南。

6.使用或不可制造的盲孔/埋孔

通孔穿过电路板的所有层。即使您只想将第1层到第2层的轨迹连接起来,所有其他层也都有通道。这样做的问题是它可以增加PCB的尺寸,因为通孔减少了每层的布线空间。

盲通孔将外层连接到内层,掩埋通孔连接两个内层。然而,事情并非那么简单。盲孔和埋入式过孔基于层如何堆叠在板上而具有严重的限制。它们也大大增加了原型制作成本,因此我不建议将它们用于大多数应用。

7.高速走线太长

高速信号应遵循尽可能最短,最直的路径。对于大多数设计而言,这至少意味着任何高频晶体的布线。

大多数基于微控制器的设计需要很少的超高速信号。但是,如果您的产品使用带有外部数据和地址总线的高速微处理器,则跟踪路径变得更加重要。

摘要

这些只是印刷电路板布局中可能出现的一些错误。如果您获得第二意见(即独立设计评审),则会大大提高您获得第一次成功的机会。否则,您最终可能会得到一个不起作用的原型,花费更多的钱来纠正,并且需要更长的时间才能进入市场。

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