系列文章目录
多层高速PCB设计学习(一)初探基本知识(附单层设计补充)
多层高速PCB设计学习笔记(二)基本设计原则及EMC分析
多层高速PCB设计学习笔记(三) GND的种类及PCB中GND布线实战
多层高速PCB设计学习笔记(四)四层板实战(上)之常见模块要求
多层高速PCB设计学习笔记(五)四层板实战(下)之阻抗控制计算(SI9000)
文章目录
系列文章目录常见要点防静电(静电二极管)TVS管模拟和数字分开多电源供电备份区(二极管)PCB走线延时等长规范SD/TF卡布线要点SDRAM布局DC电源布局USB模块内电层分割电源布线打孔晶振铺铜载流计算以立创的梁山派联合凡亿教育的培训视频总结
常见要点
防静电(静电二极管)
原理图中BDFN2C051V二极管是静电二极管,当电压高于一定值就会导通,把静电放掉。瞬态电压抑制器,阻抗会在高脉冲时变小,从而把静电的能量导入到GND。
上图为该二极管数据手册中的钳制电压与峰值脉冲电流的关系,可以看到钳制电压大概在6v。当电压超过6v时,就会通过低阻抗来使得能量放掉。
TVS管
D5和D6是SMBJ3.3A二极管,在电路中和其他元件是并联关系,SMBJ二极管是瞬态二极管简称TVS,当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击(所以这里要反接)时,它能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
这里就要和上面的静电二极管区分开:
ESD静电二极管即为静电放电TVS(SMBJ)管则是二极管形式的瞬态电压抑制管防护器件
ESD静电二极管主要是作用在被保护设备的关键引脚上,如各种高速信号端口,其正极连接到信号引脚的公共端,负极则接被保护的引脚,起泄放静电作用;
TVS则是一种瞬态抑制二极管,具有响应快,浪涌吸收能力强的特性,它主要放置在电源的输入端,用以吸收浪涌
TVS管有单向和双向,单向反接,因为他是反向钳制电压。
模拟和数字分开
模拟地和数字地、模拟电源和数字电源分开,通过0欧姆的电阻接在一起。
内电层采用的是数字GND和3V3
多电源供电备份区(二极管)
采用的是BAT54CT双二极管,这里使用在低功耗方面,当主板电源3V3断开时,用外接VBAT供电,这样系统状态不会丢失,主板电源开启的时候,一些RTC类似的东西还在,寄存器东西不会丢失
在不同额定工作电流下,正向压降不一样
PCB走线延时
在PCB设计中,实际布线长度决定了信号的传播时间。如果过孔多、元器件引脚多,或者网络上设置的约束多,将导致延时增大。
以T表示信号上升时间,Tpd表示信号线传播延时,若T>4Tpd,信号落在安全区域;若2Tpd<T≤4Tpd,信号将落在不确定区域;若T≤2Tpd,信号将落在问题区域。
主要是接收端的反射信号会到达驱动端。
(这一部分还需要再学习)
等长规范
SD/TF卡布线要点
SD/TF:
电源引脚加滤波电容,先大后小先经过ESD静电释放器件再到卡引脚SD卡单端控50欧姆阻抗所有信号走在同一层,与高频信号隔开,最好单根包地,空间紧张就整组包地,且要有完整的参考平面。SD卡时钟信号与其他间距20mil左右,最好包地组内数据线不要相差太大,需要控制400mil以内,走线总长度不要太长尽量控制在12.5 inch之内组内数据线不要相差太大,需要控制400mil以内,走线总长度不要太长尽量控制在12.5 inch之内
在下图的地线,最好间隔150mil-200mil打一个地过孔
SIM卡:
整组走线最好在内层。clk时钟线务必包地,保证3W原则,不可跨电源平面
SDRAM布局
当中间无排阻时: 600-800 mil当中间有排阻时: 800-1000 mil控50欧姆阻抗(具体控制在下一篇)信号线的间距满足3W原则,数据线、地址(控制)线、时钟线之间的距离保持20mil以上或至少3W走线之间加一根地线进行隔离,地线宽度推荐为15-30milDC电源布局
多路开关电源的电感应该垂直放置
USB模块
USB3.0中两根用来接收,两根用来发送,还有一根是地。
USB2.0:480Mbps
USB3.0:5Gbps
Type-c:10Gbps
USB2.0接口布局:
串接阻容、ESD器件靠近USB接口尽量使差分线路最短,以缩短差分线距离USB要走差分,阻抗控制为90欧姆,并包地处理,总长度最好不要超过1800mil.差分走线尽量减少换层过孔,过孔会造成线路阻抗的不连续,在每次打孔换层的地方
加一对回流地过孔,用于信号回流换层。差分对不匹配的情况作出补偿,使其线长匹配,长度差通常控制在5mil以内
USB3.0接口布局:(相比2.0补充)
差分对间信号之间采用紧耦合模式,即走线之间的间距小于走线的宽度,这样能够提高差分信号抗外界噪声干扰的能力
Type-c:
Type-Ce 有RX/TX1-2四组差分信号,两组D+/D-差分信号 ,一共六对差分线CC1/CC2是两个关键引脚,作用很多:探测连接,区分正反面,区分DFP和UFP,也就是主从配置Vbus,走线时面要加粗处理控90欧姆差分
内电层分割
内电层可以有多种电源,像图中,利用线条,重建内电层可以分割出两块,这样可以一块铺5v,一块3V3
电源布线打孔
电源输入输出需要换层打孔时,输入应该打在滤波电容的前面,输出打在滤波电容的后面
希望滤波电容将过孔的不利影响消除。
晶振
晶振下面不要铺铜,也不要走线,同时,要注意差分走线,还要包地处理,这里包里没有包完全,应该一直包到芯片时钟引脚附近。
下图中就应该按照浅蓝色的走线方式,走类差分
像下面这样:
像之前的SDRAM,啥的都要注意能满足3w最好,不行就2w
嘉立创,快捷键:alt+m:工具-测量距离
铺铜载流计算
载流计算都是以铜皮在窄处进行计算,所以这些过孔放置的使得铜皮一些地方很窄