PCB設(shè)計(jì)概述
印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù),實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。印刷電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì),需要考慮外部連接的布局。內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本,達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。簡(jiǎn)單的版圖設(shè)計(jì)可以用手工實(shí)現(xiàn),復(fù)雜的版圖設(shè)計(jì)需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)實(shí)現(xiàn)。
在高速設(shè)計(jì)中,可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問(wèn)題之一。首先了解一下傳輸線的定義:傳輸線由兩個(gè)具有一定長(zhǎng)度的導(dǎo)體組成,一個(gè)導(dǎo)體用來(lái)發(fā)送信號(hào),另一個(gè)用來(lái)接收信號(hào)(切記“回路”取代“地”的概念)。在一個(gè)多層板中,每一條線路都是傳輸線的組成部分,鄰近的參考平面可作為第二條線路或回路。一條線路成為“性能良好”傳輸線的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整個(gè)線路中保持恒定。
線路板成為“可控阻抗板”的關(guān)鍵是使所有線路的特性阻抗?jié)M足一個(gè)規(guī)定值,通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線路板中,傳輸線性能良好的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整條線路中保持恒定。但是,究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最簡(jiǎn)單的方法是看信號(hào)在傳輸中碰到了什么。當(dāng)沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動(dòng)時(shí),這類似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中,如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端(它位于發(fā)送線路和回路之間),一旦連接,這個(gè)電壓波信號(hào)沿著該線以光速傳播,它的速度通常約為6英寸/納秒。當(dāng)然,這個(gè)信號(hào)確實(shí)是發(fā)送線路和回路之間的電壓差,它可以從發(fā)送線路的任何一點(diǎn)和回路的相臨點(diǎn)來(lái)衡量。圖2是該電壓信號(hào)的傳輸示意圖。Zen的方法是先“產(chǎn)生信號(hào)”,然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播。第一個(gè)0.01納秒前進(jìn)了0.06英寸,這時(shí)發(fā)送線路有多余的正電荷,而回路有多余的負(fù)電荷,正是這兩種電荷差維持著這兩個(gè)導(dǎo)體之間的1伏電壓差,而這兩個(gè)導(dǎo)體又組成了一個(gè)電容器。在下一個(gè)0.01納秒中,又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調(diào)整到1伏特,這必須加一些正電荷到發(fā)送線路,而加一些負(fù)電荷到接收線路。每移動(dòng)0.06英寸,必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路,而把更多的負(fù)電荷加到回路。每隔0.01納秒,必須對(duì)傳輸線路的另外一段進(jìn)行充電,然后信號(hào)開始沿著這一段傳播。電荷來(lái)自傳輸線前端的電池,當(dāng)沿著這條線移動(dòng)時(shí),就給傳輸線的連續(xù)部分充電,因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進(jìn)0.01納秒,就從電池中獲得一些電荷(±Q),恒定的時(shí)間間隔(±t)內(nèi)從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負(fù)電流實(shí)際上與流出的正電流相等,而且正好在信號(hào)波的前端,交流電流通過(guò)上、下線路組成的電容,結(jié)束整個(gè)循環(huán)過(guò)程。
一、國(guó)內(nèi)用的比較多的是protel,protel 99se,protel DXP,Altium,這些都是一個(gè)公司發(fā)展,不斷升級(jí)的軟件;當(dāng)前版本是Altium Designer 15 比較簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)比較隨意,但是做復(fù)雜的PCB這些軟件就不是很好。二、Cadence spb軟件Cadence spb這是Cadence的軟件,當(dāng)前版本是Cadence SPB 16.5;其中的ORCAD原理圖設(shè)計(jì)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);其中PCB設(shè)計(jì)、仿真很全,用起來(lái)比protel復(fù)雜,主要是要求、設(shè)置復(fù)雜;但是為設(shè)計(jì)做好了規(guī)定,所以設(shè)計(jì)起來(lái)事半功倍,比protel就明顯強(qiáng)大。三、Mentor公司的BORDSTATIONG和EE,其中BOARDSTATION由于只適用于UNIX系統(tǒng),不是為PC機(jī)設(shè)計(jì),所以使用的人較少;當(dāng)前MentorEE版本為Mentor EE 7.9和Cadence spb屬于同級(jí)別的PCB設(shè)計(jì)軟件,它有些地方比cadence spb差,它的強(qiáng)項(xiàng)是拉線、飛線,人稱飛線王。四、EAGLE Layout這是歐洲使用最廣泛的PCB設(shè)計(jì)軟件?!∩鲜鏊f(shuō)PCB設(shè)計(jì)軟件,用的比較多的,Cadence spb和MentorEE 是里面當(dāng)之無(wú)愧的王者。 如果是初學(xué)設(shè)計(jì)PCB我覺(jué)得Cadence spb 比較好,它可以給設(shè)計(jì)者養(yǎng)成一個(gè)良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣,而且能保證良好的設(shè)計(jì)質(zhì)量。