硬件设计_PCB工程注意点

目录

 一、原理图阶段

 （1）网标连通完整性

 二、PCB阶段

（1）基本原则

（2）电源平面层叠

（3）载流能力

（4）规则设置

（5）整体布局

（6）差分走线

（7）敷铜

（8）快捷键（Altium Designer）

（9）后期检查

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笔记是思考的迭代积累。

目的：资源积累

方式：熟练的写关键词、使用不多但重要的（通常理解不太深刻），名词解释

欢迎大家互相交流，共同促进理解，提升专业技能。 

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 一、原理图阶段

 （1）网标连通完整性

1. 网标浮地：编译原理图，提前调出查看message；
2. 两处网标不一致（例如空格和下划线混淆）：打开“参数管理器（参数选择：网络）”，查看该网标的使用频次，仅仅只使用了一次的自建网标（不是芯片管脚自己的网络）要特别注意，逐一排查；
3. 直接连线没有联通（中间断了一小截）：逐一排查，需要手动一个个双击identity，这种的命名一般为NetU1_A8（u1芯片的A8引脚）。若有连接，则弹窗为两个引脚联通视图；若没有连接，则弹窗为一个引脚视图。如下图1、2。

图1 弹窗为两个引脚联通视图_T8&D4

图2 弹窗为单个引脚视图_A7

 二、PCB阶段

（1）基本原则

• 20H原则

1. 原因：电源平面和地平面相互耦合RF能量，导致边缘磁通泄露；
2. 期望：抑制边缘辐射效应，提高EMC，使得电场只在gnd层范围内传导；
3. 10H磁通泄露显著改变，20H抑制70%，100H抑制98%；
4. 不知道gnd和power的实际间距，建议内缩50mil；
5. AD软件里间距默认是0.036mm，0.8mm算是20H，50mil=1.27mm，算是35H。

• 3W原则

1. 场景：50欧姆特性阻抗传输线；
2. 效果：使信号间的串扰减少70%；
3. 应用：时钟线、差分线、视频/音频信号线、复位信号线。

（2）电源平面层叠

• 如果相邻平面都是电源，要避免铜皮或者走线平行处理，平行的话会产生电势。

解决方法：错开点，不要重叠；中间加地层；重叠部分变为和上层同一个电源。

（3）载流能力

1. 2.54mm=100mil；
2. 铜线载流能力：表层1oz（35mil的厚度）20mil@1A，内电层一般为0.5oz，40mil@1A；
3. 目前自己使用的制板厂家内外层铜厚都是1oz；
4. 空间较小时使用8-14/6-12，关键部位多打几个，增大载流能力，注意电流不听话，不是均匀分配的；
5. 过孔通流能力如表1：
6. 板子耐温：目前使用TG170，Tg点是170摄氏度，它是板材的一种性能测试，Tg是玻璃化转变温度，即可以承受170℃；FPC可以承受200+℃。

表1 过孔通流能力

孔内径（mil）	孔外径（mil）	设计推荐值（A）
10	20	1.0
12	24	1.2
16	30	1.4
20	40	1.5

（4）规则设置

1. 注意放置过孔的间距，间距最好是保证我们的两个过孔之间最少能够穿过一根线；
2. 设置内电层的保护环7mil；
3. 大丝印：高45mil，宽6mil；小丝印：高15mil，宽3mil，字体serif；其他规格为：04/25、5/30、10/60，5/30也能看清，不过板子尺寸大的话，建议大气点6/45。

（5）整体布局

• 电源线距

1. 电源线和信号线间距要超过20mil，这样干扰较少，否则靠近3.3V电源线走一条GND，屏蔽对信号线的干扰；
2. 并行电源线，若压差差距不大，可以距离近些，若差的大可以距离远点，可以以线宽度的2分之一，3分之一，4分之一，5分之一做距离。当然了，条件满足的话，越大越好。

• 安装孔

1. 安装孔下面的平面层挖空，后期防止螺钉磨损接触到平面层导通；
2. 尽量给安装孔四周留较大空间，至少5mm。

（6）差分走线

1. 遇到阻抗匹配，参考：阻抗匹配设计_ SI9000 学习笔记；
2. 蛇形走线快捷键：TR；
3. 高速线使用arcs（圆弧）；
4. 最大幅值 Max Amplitude < 30mil（1mm）；
5. 间隔 Gap > 3w（差分等长要 gap>=4w）；
6. 调节快捷键：幅度 < ，gap间隔 3/4 ，弧度 1/2（字母上边的数字，不是小键盘）；
7. 若连线分段了，不是一条完整的线，则只能在每一段上分别走TR，或者重新连一下，一下走完。

（7）敷铜

• 电气

1. 信号完整性要求，给高频数字信号一个完整的回流路径，并减少直流网络的布线；
2. 数字电路中存在大量尖峰脉冲电流，而地网络的干扰能量U=I*R，因此降低地线阻抗尤为重要。所谓抗干扰有很大一部分是通过降低地线阻抗实现的，因此大量的铺铜或者完整的地平面能够降低地线阻抗，从而增强系统的抗干扰能力；
3. 对于电源来说，其传输路径包括电源路径和回流路径地，整个传输路径的压降U=I*R，该路径上的直流电阻R越低，压降就越低。因此大量的铺铜能够降低电源传输路径上的直流电阻，减小电源回路面积，从而降低其压降，提高电源的传输效率；
4. 铺不铺：如果表层器件、布线较多， 很难保证铜箔完整，还会带来内层信号跨分割问题，那就放弃铺铜。

• EMC

1. 对于大面积的地或电源铺铜，会起到屏蔽作用，有些特殊地，如屏蔽层地PGND起到防护作用；
2. 铺不铺：上下两层表面铺地对EMC有好处，但是铺铜要尽量完整，避免出现孤岛。所以，如果不完整、离散大，那就放弃铺铜。

• 散热

特殊器件安装要求铺铜增加散热，主芯片、电源下边一般要有几层的铺铜。

• 工艺

1. 为了保证电镀效果、或层压不变形，在走线层空白地方也是要进行铺铜；
2. 大部分是用实心铜的 ，屏蔽性方面也比较好，网格铜一般常见在FPC软板上面。

（8）快捷键（Altium Designer）

1. 多根走线：TTM或者PM
2. 蛇形走线：TR
3. 栅格步进大小（移动元器件精度）：ctrl+g
4. 丝印整体位置调整：AP
5. 取消高亮：shift+c
6. 原理图中局部打断走线：E+W（Break Wire）
7. 捕获中心：shift+e

（9）后期检查

1. PCB检查连线接触不良，线宽0.1mil，过孔4-6mil；
2. 3D视角查看平面层、敷铜、安装孔破坏铜皮处，是否存在尖角，防止天线效应；
3. 丝印标明二极管、LED正负端，可以约定丝印靠近端即为正极；
4. 根据自己实际工作经验，将遇到的问题总结下来，比较细致，设计、发板时用文件的形式提醒错误发生，不断补充ing，参考：PCB发板检查表.xlsx。

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∑ 后期学习中若遇到其他的重点、注意点，会不断积累补充~