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EDN China>EDN论坛>模拟专区>(转)PCB设计和生产经验分享
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楼主 问题:

(转)PCB设计和生产经验分享

发布时间:2015-10-12 下午3:17

作者: RubyGao高

等级: 技术员

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这10几年来,一直是处理各种补漏和协调的杂事,年龄渐长,专业的水平却成长有限,有的只是各种教训和经验。不管怎么样,还是分享下多年来实用的一些知识,希望抛砖引玉,不足或者不对的地方,请真正的专业老鸟指正,有很多错误的设计观念,应该也是很多新人都比较迷茫的地方。大致先介绍下工作经历,1年半的单片机,cpld电子产品开发,4年的代理商FAE,半年芯片原厂销售,3年SMT工厂总体管理,2年电商行业的发展,期间穿插着各种项目的OEM,ODM定制,所以原谅我的术业不精~~~
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按电子设计的常规次序,扯一下我对相关部分的理解吧!
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一.电路设计
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??目前国内的电子设计,绝大多数行业,芯片的原厂会提供参考设计,台湾的厂家大多数会用PADS(POWERPCB)来提供PCB参考设计,欧美厂家则用Allegro的比较多,原理图部分大多是orcad。个人使用下来,感觉PADS和Allegro确实要比Protel的效率要高,Allegro的错误检测的准确度也比较高,目前没遇到SCH和PCB因为后期修改的问题,导致不一致出错的。
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??很多行业,在前期的工作,都是在修改参考设计,主要需要确认电路的工作频率,速度。重点处理好线路板的关键信号,电源,时钟,高速信号,根据结构的要求调整布局。
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??按我自己的顺序,我会先定好电源部分,弱电的主板一般会选择DC/DC或者LDO电源芯片做供电部分。
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? ?一般电流较小,并且对纹波要求较高的电路,会选择LDO(之前做视频的板子比较多点,对于视频AD那部分,在没有把握的时候,就会选择LDO直接提供电源),另外,相对而言,LDO的成本也比较低,外围电路简单,常用的1117也就RMB0.2的左右,而且很好用。
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? ?对于功耗和整板温度要求高(比如核心电源电流比较大,并且电压差也较大),一般会选择DC/DC芯片供电,目前的DC/DC已经比较成熟了,很多芯片都直接集成了续流二极管和防反电势二级管,外围电路非常简单,但是还是要注意品牌的选择。几年前,刚刚出来这类集成续流二极管的DC/DC,发现有时候电源芯片居然烧成短路而非断路,吓的我再也不敢用了。
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? ?我自己一般愿意选择频率比较高的DC/DC(开关频率1M或者1M以上),好处是对电感要求小(一般3.3uH以内就可以了),纹波也小。(特别我调节视频类的板子,之前有个板子选择了600K开关频率的DC/DC,视频轻微有横纹干扰,改了2板PCB,还是有问题,后来换了1颗1.2M开关频率的DC/DC,之前的横纹肉眼就不可见了)。坏处听说是EMI, EMC比较难处理,不过我做的产品要求没这么高,惭愧了
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下面就一个DC/DC的常规电路,说一些需要注意的地方? ?
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1.jpg

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???1. 输入电容Cin 要靠近芯片电源输入2脚(曾经因为输入电容过远,导致加上负载后,工作不正常的,要重视)


???2. 电感L要靠近电源芯片的输出脚(LX ),输出脚的走线要短,粗

???3. 反馈电阻要靠近FB脚,并且反馈点取样要从Cout后端取(切记),并且尽量远离LX信号, 因为电容后的信号会稳定点,避免因为前端LX振荡造成系统不稳定

???4. 输入和输出的电源回路尽量小

? ?外围器件的选择其实重点看芯片的Datasheet就可以了,一般的资料都比较详细。这里重点强调下Cout输出电容的选择。

???Cout需要选择低ESR的电容(ESR是电容的等效串联电阻),ESR越高(等效串联电阻越高),纹波会越大,这个应该容易理解。一般还是尽量选择陶瓷电容就可以(外面有低ESR的胆电容,但是不建议用,假货很多,也有低ESR的铝电解,这就对供应商的要求比较高了)

???另外,碰到DC电源纹波过大的时候,有几个调试的方法供参考:

??1. 调节Cout电容(采用各种方式,增大,并联,减小,更换),看纹波是否改善

??2. 加大电感L , 电感越大,纹波一般会越小,但是电源的瞬态响应会变差(常规来说, 不要大的太多,电路的稳定性影响不大,但是纹波的改善还是比较明显的)

??3. 调节GND(地)的走线,地噪音是很麻烦的,我一直没什么好办法解决,只能试
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?时钟处理
??数字电路少不了时钟信号,时钟一般由晶体或者晶振提供。
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??细节我就不分了,常规来说,石英晶振用的比较多,一般采用无源晶体或者有源晶振两种方式提供系统的主时钟。
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??这几年,又有一种新的MEMS硅晶振的工艺,可替代传统的有源晶振,好处是抗震,无温漂,可编程,要求高的产品,如医疗电子等可以尝试使用。
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??无源晶体的选择有2个基本参数:负载电容是多少pF,稳定度是多少PPN
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??按我浅显的理解,选择负载电容小的晶体,电路会更容易起振,振幅较大,EMI就会大一点。选择负载电容大的晶体,EMI就容易控制点,自己也不知道理解的是否对。
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??选择晶振的时候,可以的话,最好和原厂确认所需求的晶体(晶振)规格,不少IC内部是集成负载电容的,选错规格的话,是没办法通过调整外部电容调整回正确的频率的。
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??在允许的范围内,外接的负载电容的值越低越好。容值偏大虽然有利于振荡器的稳定,但会增加起振时间,在低功耗的电路里面,有时候会不容易起振。
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2.jpg

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大于30M的晶体,往往会在晶体两端并联一个几M的电阻(如图R2 ) ,这是负反馈电阻,目的是降低谐振阻抗,使晶体更容易起振,输出波形更加接近正弦。也可以减少输入端的对地电容,整加输出端的值,以提高反馈,更容易使晶体振荡。
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??另外,有时候为了抑制振幅,会在XOUT处串联一个电阻(如图R1) ,可以改善EMI
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??实际应用中,可以通过示波器(示波器探笔本身有几pF的等效电容,要注意),测量振荡电路是否工作在正常状态,过驱和振幅过小都是不正常的,最好通过外部电容进行调整。
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??一般情况下,增大负载电容会使振荡频率下降,减小负载电容会使振荡频率升高。

??使用有源晶振的时候,建议在时钟的输出信号端,串联一个22欧姆左右的电阻,减少因为阻抗不匹配引起的反射和谐波。

时钟电路的布线有几点可以注意:

1. 晶振,匹配电容与IC之前的信号线尽可能短,在时钟线上,尽量少打过孔。
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2. 尽可能将其他的时钟或者频率切换信号远离晶振。
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3. 可以将晶振电路做包地处理(如下图黄色箭头。另外,之前看到的评论,将晶体外壳接地可以改善信号,只是我测试的时候,没有发现有明显改善,不明确在什么时候有用)。
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3.jpg

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???标签: pcb
yunxixi 编辑于 2015-10-14 下午1:47
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