為避免日后浪費(fèi)時(shí)間或降低成本，您必須謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)和布局。功能和可靠性問題很容易在早期階段引起，并拖延整個(gè)項(xiàng)目/設(shè)備。這一部分旨在幫助您使項(xiàng)目按預(yù)期工作。

基于PCB的設(shè)備的核心旨在解決問題。電子系統(tǒng)生成電壓波形。這些波形包含信息，電路隨后將這些信息用于執(zhí)行任務(wù)。創(chuàng)建設(shè)備背后的想法涉及使用波形成功完成任務(wù)，而不會(huì)受到噪聲或信號(hào)的干擾。了解基礎(chǔ)知識(shí)會(huì)有所幫助-但您需要做更多工作以確保電路成功。PCB設(shè)計(jì)錯(cuò)誤可能會(huì)引起很多麻煩。

幾乎每個(gè)電子設(shè)備都由印刷電路板組成。設(shè)計(jì)PCB時(shí)需要考慮許多不同的元素，尤其是在性能是關(guān)鍵因素時(shí)。有關(guān)PCB的常見問題包括您對設(shè)計(jì)的期望，通孔類型和電容。在設(shè)計(jì)高速或復(fù)雜的PCB時(shí)，這三個(gè)問題的重要性被放大。這將是一些較常見問題的初學(xué)者指南。

進(jìn)行可行的設(shè)計(jì)

印刷電路板由許多不同的零件和設(shè)備組成。一個(gè)共同的主題是這些部分并不完美。即使在完全相同的最終產(chǎn)品中，從輸入到輸出也存在延遲。電線或傳輸線的每一端都存在時(shí)間延遲。配電系統(tǒng)固有地具有損害性能的缺陷。電容器具有寄生電容，將在后面進(jìn)行討論。這些問題使電路設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。需要將這些誤差范圍最小化，以使設(shè)計(jì)完全發(fā)揮預(yù)期的作用。了解造成這些變化的原因意味著，總體上出錯(cuò)的可能性將降低。在設(shè)計(jì)的初始階段，請牢記所有這些。

銅跡線的定徑

銅跡線的電阻水平不同，取決于電阻率乘以長度除以厚度乘以寬度所得的結(jié)果。改變設(shè)計(jì)的最佳方法是著眼于調(diào)整跡線大小，因?yàn)槠渌矫媸遣豢煽刂频?。您可以通過更改長度，厚度和寬度來實(shí)現(xiàn)。

循環(huán)大小

電路板上的所有環(huán)路應(yīng)盡可能小。這樣可以使電感和電阻保持較低。這樣可以減少可能發(fā)生的噪聲或高頻電壓尖峰。

將數(shù)字跡線和噪聲跡線與模擬跡線分開

噪聲和高頻走線必須與模擬走線分開。將它們保持在一起可以將它們的信號(hào)組合在一起。

材料清單

這對于在流程的早期產(chǎn)生至關(guān)重要。電路中的組件應(yīng)基于對工作電壓，公差和電氣上令人滿意的組件的分析來選擇。還需要考慮較少的技術(shù)要素，例如可用性，預(yù)算和規(guī)模。確保在創(chuàng)建物料清單時(shí)了解制造商如何處理零件。例如，PCB Train可容納1000多個(gè)完全免費(fèi)的不同零件。請記住，難以采購的零件可能會(huì)很昂貴或耗時(shí)，并且可能會(huì)延遲組裝。通過說明制造商的名稱和零件號(hào)在BOM表中指定組件。

通孔類型

通孔提供從一層到另一層的電氣通路-它們是在PCB上鉆孔的孔。它們可以從一層更改為下一層-或通過通孔或表面安裝技術(shù)用作組件引腳。然后在相關(guān)孔上鍍銅以提供必要的連接。從根本上講，共有三種類型的過孔：通孔過孔，盲孔和埋孔。

通孔過孔

最常見的通孔類型是通孔通孔。它們通常是通過機(jī)械鉆孔和電鍍來創(chuàng)建的。對于這種通孔，需要考慮長度與直徑的比率。這也稱為縱橫比。大批量生產(chǎn)的長寬比應(yīng)低于6：1。如有必要，高性能PCB可以擴(kuò)展為8：1。10：1是絕對限制，需要特殊的過程控制。

盲孔

位于PCB一側(cè)但未一直貫穿到另一側(cè)的過孔稱為盲孔。它們也稱為微通孔-定義為直徑小于8密耳的通孔，無論其是否通過PCB。創(chuàng)建盲孔的主要方法有四種。控制深度鉆孔，激光鉆孔，順序?qū)訅汉驼掌上?。如果將非常精確的鉆孔機(jī)編程為僅通過PCB進(jìn)行部分鉆孔，則稱為受控深度鉆孔。當(dāng)然，此方法依賴于通孔下方?jīng)]有導(dǎo)體的區(qū)域，以提供鉆頭過沖的公差。激光鉆孔涉及使用高功率激光束鉆孔，以先穿過銅，再穿過電介質(zhì)的第一層。然后，它停在銅焊盤上，該銅焊盤用作到第二層的連接。然后，這需要使用墊來阻止激光束。光束必須足夠強(qiáng)以去除所有樹脂和玻璃，但不足以去除內(nèi)層墊。這使得該技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜。通過使用類似掩模的光敏材料，可以使成像的通孔成型。面板需要經(jīng)過內(nèi)部n-1層的常規(guī)層壓工藝，包括在其上刻蝕的跡線。然后將其暴露并顯影，以形成形成盲孔的開口。然后用CO2激光（不會(huì)切穿銅線）將孔向下打到掩埋層。然后將外層鍍銅以使其與內(nèi)層墊接觸。這是一個(gè)復(fù)雜的過程，但可用于在PCB上批量形成盲孔。大多數(shù)HDI激光鉆孔電路都是使用CO2激光鉆孔的。

使用紫外線激光

但是，對于小批量的PCB制造，UV激光器是合適的。UV激光打孔的速度比CO2激光慢，但是通過燒蝕可以切割銅，玻璃和樹脂，并且可以通過控制光束的焦點(diǎn)來高度控制切割深度。此方法僅適用于直徑最大為200微米，深度為200微米的孔，因此非常適用于微孔。

順序盲孔

通過僅從第一層和第二層形成雙面PCB來創(chuàng)建順序盲孔。像層壓兩層一樣，鉆，鍍和蝕刻該薄層層壓板。然后將其與所有其他內(nèi)部層組合在一起。然后像對任何多層PCB一樣進(jìn)行層壓，鉆孔和電鍍。但是，這是一個(gè)微妙而昂貴的過程。

埋孔

埋入的通孔位于至少兩個(gè)內(nèi)層之間，但未到達(dá)任何層的表面。這些過程與順序盲孔非常相似。結(jié)果，帶有掩埋通孔的PCB成本更高。請注意，由于成本高，這些通孔不經(jīng)常用于商業(yè)應(yīng)用。

電容

印刷電路板可能對您來說很熟悉-它們的布局對于電路的正確運(yùn)行至關(guān)重要。對于新來者和對此主題感到有些生銹的人，有許多方面需要考慮。電路性能的關(guān)鍵是電容。我們希望通過向您展示方法和原因來使您擁有這篇文章的能力，以便您充分了解它以做出自己的決定。通常，寄生蟲或寄生蟲會(huì)損害您的電路-對于高速電路尤其如此。在這些情況下，變化會(huì)更容易引起不穩(wěn)定和振蕩。通常的原因是電源和信號(hào)走線之間的間距差。但是，需要考慮它們的程度確實(shí)取決于單個(gè)電路。

什么是電容

電容定義為一組導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的屬性，當(dāng)它們之間存在電壓差時(shí)，這些電荷會(huì)導(dǎo)致電荷存儲(chǔ)在它們之間。以早期研究電磁效應(yīng)的人邁克爾·法拉第（Michael Faraday）的名字命名-電容的基本單位是法拉。它的定義是電容器的電容，其中一個(gè)庫侖電荷在其端子之間產(chǎn)生一伏的電位差。必須對存在于傳輸線或?qū)Ь€與周圍結(jié)構(gòu)（可能是PCB的平面）之間的電容進(jìn)行充電，以將傳輸線上的電壓從邏輯零更改為邏輯一。電磁波可以做到這一點(diǎn)。然后，這種“寄生”電容會(huì)阻止傳輸線信號(hào)電壓的變化。

值得注意的是，隨著時(shí)間的流逝，電流實(shí)際上會(huì)提高電容器兩端的電壓。如果電容器較大，則隨時(shí)間流過的電流或提高端子電壓所需的電荷也會(huì)更高。如果電路的寄生電容很大，則執(zhí)行給定的邏輯運(yùn)算將需要更多的功率。對于給定的功耗，提高邏輯電路速度的主要方法是減小電路每個(gè)元件的寄生電容。越來越小的IC晶體管和導(dǎo)線使其成為可能。

實(shí)際傳輸線上存在的寄生元件的相對電容可以皮法拉法或納米法拉來測量。影響最大的地方是為了改變邏輯狀態(tài)而必須充電和放電的傳輸線上。可以在電容器兩端施加正弦波，以表現(xiàn)出對通過它的低電流的阻抗，因此可以對其進(jìn)行計(jì)算。

警惕寄生

寄生元件的阻抗取決于頻率。在低頻下，在電磁場部分中存在的任何寄生電容都沒有可檢測到的影響，可以忽略不計(jì)。結(jié)果，只要頻率低，它們對性能幾乎沒有影響。當(dāng)頻率接近GHz時(shí)，來自諸如鍍通孔，示波器探頭之類的結(jié)構(gòu)的寄生電容以及每個(gè)負(fù)載的輸入電容會(huì)對信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。通常出現(xiàn)在信號(hào)路徑中的寄生電容元件具有可檢測到的低阻抗，并且會(huì)對信號(hào)產(chǎn)生不利影響。

電容最佳實(shí)踐

電容可以以有益的方式使用。這些方式中的兩種被稱為電荷存儲(chǔ)設(shè)備，通常稱為去耦電容器或旁路電容器。耦合電容器還可用于在阻止直流信號(hào)的同時(shí)傳遞交流信號(hào)。電容的另一個(gè)有益用途是將一個(gè)DC電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)DC電壓時(shí)以存儲(chǔ)電荷的形式作為開關(guān)電源的一部分。當(dāng)電容器的電抗剛好等于電感的電抗時(shí)，這被稱為低阻抗。當(dāng)達(dá)到頻率Fr（網(wǎng)絡(luò)的自諧振頻率）時(shí)，兩個(gè)電抗分量會(huì)相互抵消。超過該頻率，阻抗會(huì)回升。這是由于寄生電感引起的–這使電容器的行為更像電感器而不是電容器。

選擇PCB供應(yīng)商

此過程的關(guān)鍵部分在于選擇能夠提供PCB中使用的原型和生產(chǎn)數(shù)量的PCB的PCB供應(yīng)商或制造商。制造是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，需要高水平的技能。該過程的重要部分是查看整體情況。初次使用的客戶經(jīng)常根據(jù)PCB的價(jià)格進(jìn)行選擇。必須考慮的其他領(lǐng)域是測試，維修，更換（如有必要）和其他雜項(xiàng)費(fèi)用。制造商必須考慮將失敗的原型和生產(chǎn)PCB降至最低的想法。確保查看測試策略以及關(guān)于所選公司的所有內(nèi)容。幸運(yùn)的是，一旦找到了好的產(chǎn)品，就可以放心使用，因?yàn)槟梢栽俅问褂盟鼈儭?/span>