怎樣才能做出一塊PCB

大家都知道理做PCB線路板就是把設計好的原理圖變成一塊實實在在的PCB電路板，請別小看這一過程，有很多原理上行得通的東西在工程中卻難以實現，或是別人能實現的東西另一些人卻實現不了，囙此說做一塊PCB線路板不難， 但要做好一塊PCB線路板卻不是一件容易的事情微電子領域的兩大難點在於高頻訊號和微弱訊號的處理，在這方面PCB製作水准就顯得尤其重要，同樣的原理設計，同樣的元器件，不同的人製作出來的PCB就具有不同的結果，那麼如何才能做出一塊好的PCB線路板呢？

根據我們以往的經驗，想就以下幾方面談談自己的看法：

一、要明確設計目標

接受到一個設計任務，首先要明確其設計目標，是普通的PCB線路板高頻PCB線路板小信號處理PCB線路板還是既有高頻率又有小信號處理的PCB線路板如果是普通的PCB線路板，只要做到佈局佈線合理整齊，機械尺寸準確無誤即可，如有中負載線和長線，就要採用一定的手段進行處理，減輕負載，長線要加强驅動， 重點是防止長線反射當板上有超過40MHz的訊號線時就要對這些訊號線進行特殊的考慮比如線間串擾等問題如果頻率更高一些對佈線的長度就有更嚴格的限制。

根據分佈參數的網絡理論高速電路與其連線間的相互作用是决定性因素在系統設計時不能忽略，隨著門傳送速率的提高在訊號線上的反對將會相應新增相鄰訊號線間的串擾將成正比地新增通常高速電路的功耗和熱耗散也都很大。

在做高速PCB時應引起足够的重視當板上有毫伏級甚至微伏級的微弱訊號時對這些訊號線就需要特別的關照小訊號由於太微弱非常容易受到其它强訊號的干擾遮罩措施常常是必要的否則將大大降低信噪比以致於有用訊號被雜訊淹沒不能有效地選取出來對板子的調測也要在設計階段加以考慮測試點的物理 位置測試點的隔離等因素不可忽略因為有些小訊號和高頻訊號是不能直接把探頭加上去進行量測的，此外還要考慮其他一些相關因素如板子層數採用元器件的封裝外形板子的機械強度等在做PCB線路板子前要做出對該設計的設計目標心中有數。

二、瞭解所用元器件的功能對佈局佈線的要求

我們知道有些特殊元器件在佈局佈線時有特殊的要求比如LOTI和APH所用的類比信號放大器類比信號放大器對電源要求要平穩紋波小類比小訊號部分要儘量遠離功率器件在OTI板上小訊號放大部分還專門加有遮罩罩把雜散的電磁干擾給遮罩掉NTOI板上用的GLINK晶片採用的是ECL工藝功耗大發熱厲害對散熱問題 必須在佈局時就必須進行特殊考慮若採用自然散熱。

要把GLINK晶片放在空氣流通比較順暢的地方而且散出來的熱量還不能對其它晶片構成大的影響如果板子上裝有喇叭或其他大功率的器件有可能對電源造成嚴重的污染這一點也應引起足够的重視.。

三、元器件佈局的考慮元器件的佈局

首先要考慮的一個因素就是電效能把連線關係密切的元器件儘量放在一起尤其對一些高速線佈局時就要使它盡可能地短功率訊號和小訊號器件要分開在滿足電路效能的前提下還要考慮元器件擺放整齊美觀便於測試板子的機械尺寸插座的位置等也需認真考慮高速系統中的接地和互連線上的傳輸延遲時間 也是在系統設計時首先要考慮的因素訊號線上的傳輸時間對總的系統速度影響很大，特別是對高速的ECL電路雖然集成電路塊本身速度很高，但由於在底板上用普通的互連線每30cm線長約有2ns的延遲量帶來延遲時間的新增可使系統速度大為降低.象位移暫存器同步計數器。

這種同步工作部件最好放在同一塊挿件板上因為到不同挿件板上的時鐘訊號的傳輸延遲時間不相等可能使位移暫存器產主錯誤若不能放在一塊板上則在同步是關鍵的地方從公共時鐘源連到各插件板的時鐘線的長度必須相等四對佈線的考慮隨著OTNI和星形光纖網的設計完成以後會有更多的100MHz以上的具 有高速訊號線的板子需要設計這裡將介紹高速線的一些基本概念

1、 傳輸線印製電路板上的任何一條長的訊號通路都可以視為一種傳輸線如果該線的傳輸延遲時間比訊號上升時間短得多那麼訊號上升期間所產主的反射都將被淹沒不再呈現過沖反沖和振鈴對現時大多數的MOS電路來說由於上升時間對線傳輸延遲時間之比大得多所以走線可長以米計而無訊號失真而對於速度較 快的邏輯電路特別是超高速ECL集成電路來說由於邊沿速度的增快若無其它措施走線的長度必須大大縮短以保持訊號的完整性有兩種方法能使高速電路。

在相對長的線上工作而無嚴重的波形失真TTL對快速下降邊沿採用肖特基二極體箝比特方法使過衝量被箝制在比地電位低一個二極體壓降的電平上這就减少了後面的反沖幅度， 較慢的上升邊緣允許有過沖但它被在電平H狀態下電路的相對高的輸出阻抗5080所衰减此外由於電平H狀態的抗擾度較大使反沖問題並不十分突出對HCT系列的器件若採用肖特基二極體箝比特和串聯電阻端接方法相結合其改善的效果將會更加明顯。

當沿訊號線有扇出時在較高的比特速率和較快的邊沿速率下上述介紹的TTL整形方法顯得有些不足因為線中存在著反射波它們在高位速率下將趨於合成從而引起訊號嚴重失真和抗干擾能力降低囙此為了解决反射問題在ECL系統中通常使用另外一種方法線阻抗匹配法用這種方法能使反射受到控制訊號的完整性 得到保證嚴格他說對於有較慢邊沿速度的常規TTL和CMOS器件來說傳輸線並不是十分需要的.對有較快邊沿速度的高速ECL器件傳輸線也不總是需要的但是當使用傳輸線時它們具有能預測連線時延和通過阻抗匹配來控制反射和振盪的優點

1、决定是否採用傳輸線的基本因素有以下五個它們是1系統訊號的沿速率

2、連線距離3容性負載（扇出的多少）

3、電阻性負載線的端接管道5允許的反沖和過沖百分比交流抗擾度的降低程度2傳輸線的幾種類型

（1）同軸電纜和雙絞線它們經常用在系統與系統之間的連接同軸電纜的特性阻抗通常有50和75雙絞線通常為110 2印製板上的微帶線微帶線是一根帶狀導（訊號線） 與地平面之間用一種電介質隔離開如果線的厚度寬度以及與地平面之間的距離是可控制的則它的特性阻抗也是可以控制的微帶線的特性阻抗Z0為式中Er為印製板介質資料的相對介電常數。

4、為介電質層的厚度W為線的寬度t為線的厚度組織長度微帶線的傳輸延遲時間僅僅取決於介電常數而與線的寬度或間隔無關。

設計者的愛好和系統的要求而定，並聯端接線的主要優點是系統速度快和訊號線上上傳輸完整無失真長線上的負載，既不會影響驅動長線的驅動門的傳輸延遲時間，又不會影響它的訊號邊沿速度， 但將使訊號沿該長線的傳輸延遲時間增大在驅動大扇出時負載可經分支短線沿線分佈而不象串聯端接中那樣必須把負載集總線上的終端串聯端接方法使電路有驅動幾條平行負載線的能力串聯端接線。 由於容性負載所引起的延遲時間增量約比相應並聯端接線的大一倍而短線則因容性負載使邊沿速度放慢和驅動門延遲時間增大但是串聯端接線的串擾比並聯端接線的要小其主要原因是沿串聯端接線傳送的訊號幅度。

僅僅是二分之一的邏輯擺幅因而開關電流也只有並聯端接的開關電流的一半訊號能量小串擾也就小，二PCB線路板的佈線科技做PCB時是選用雙面板還是多層板要看最高工作頻率和電路系統的複雜程度以及對組裝密度的要求來决定在時鐘頻率超過200MHZ時， 最好選用多層板如果工作頻率超過350MHz最好選用以聚四氟乙烯作為介質層的印製電路板。

因為它的高頻衰耗要小些寄生電容要小些傳送速率要快些還由於Z0較大而省功耗對印製電路板的走線有如下原則要求1所有平行訊號線之間要儘量留有較大的間隔以减少串擾如果有兩條相距較近的訊號線最好在兩線之間走一條接地線這樣可以起到遮罩作用。

（2）設計訊號傳輸線時要避免急拐彎以防傳輸線特性阻抗的突變而產生反射，要儘量設計成具有一定尺寸的均勻的圓弧線印製線的寬度可根據上述微帶線和帶狀線的特性阻抗計算公式計算印制電路板上的微帶線的特性阻抗一般在50120之間要想得到大的特性阻抗線寬， 必須做得很窄但很細的線條又不容易製作綜合各種因素考慮一般選擇68左右的阻抗值比較合適，因為選擇68的特性阻抗可以在延遲時間和功耗之間達到最佳平衡一條50的傳輸線將消耗更多的功率較大的阻抗固然可以使消耗功率减少，但會使傳輸延遲時間。

憎大由於負線電容會造成傳輸延遲時間的增大和特性阻抗的降低，但特性阻抗很低的線段組織長度的本征電容比較大所以傳輸延遲時間及特性阻抗受負載電容的影響較小。 具有適當端接的傳輸線的一個重要特徵是分枝短線對線延遲時間應沒有什麼影響。 當Z0為50時分枝短線的長度必須限制在25cm以內以免出現很大的振鈴。

4、對於雙面板或六層板中走四層線，電路板兩面的線要互相垂直以防止互相感應產主串擾。

5、印製板上若裝有大電流器件如繼電器指示燈喇叭等它們的地線最好要分開單獨走以减少地線上的雜訊，這些大電流器件的地線應連到挿件板和背板上的一個獨立的地匯流排上去，而且這些獨立的地線還應該與整個系統的接地點相連接。