Mobile menu
帮助
PCB Design and Layout
首页 PCB Design and Layout

PCB Design and Layout

Create high-quality PCB designs with robust layout tools that ensure signal integrity, manufacturability, and compliance with industry standards.

PCB Design Solutions by Altium
Filter
found
Sort by
Role
Software
Content Type
Region
Clear Filters
PCB中的接地反弹以及信号完整性中的接地反弹 接地反弹减少技术可最大限度地减少信号完整性问题 1 min Blog Electrical Engineers Electrical Engineers Electrical Engineers 与我父亲学生时代在篮球队中生龙活虎不同，我在试训时几乎无法将球拍起。不言而喻，一切还没开始便已结束。在成为NBA职业球员的梦想破灭后，我发现了自己对武术的热情。我从来没有真正掌握篮球技术，但在武术中，至少我可以用脚掌弹跳起来迎击对手。 不会拍球无足轻重。然而，不了解电子设备中的接地反弹可能会给您的电路带来很大的难题。要成为一名出色的PCB布局工程师，了解接地反弹对电路和信号完整性的影响很有必要。通过考虑接地反弹降低技术，您可以最大限度地减少设计中PCB信号完整性中的接地反弹。 什么是接地反弹？ 要了解接地反弹，您需要深入了解构成集成电路（IC）核心的休眠晶体管和接地引脚方面的基础知识。下图显示的是CMOS缓冲电路，该电路构成了微控制器和随机存取存储器（RAM）等IC中的典型I/O。 PCB中的接地反弹噪声是一个难以测量的问题，它对电源门控和信号完整性的影响与PCB中的迹线阻抗和PDN阻抗有关。在大多数高速设计中，驱动器电路的输出引脚通常连接到具有一些输入电容的负载。当输出引脚判断为逻辑电路“1”时，负载处的寄生电容被完全充电至VCC。当输出缓冲电路关闭至逻辑“0”时，电容负载放电，向驱动器提供浪涌电流；这种快速电流会流过驱动器的接地引脚。 在理想情况下，IC封装和电路板的接地电压保持一致。不过，在实际设计中，由于PDN中的接合线、引线框架和寄生电感，管芯接地和电路板接地之间存在一些寄生电感。来自这些元素的总封装电感可以建模为一组串联的电感器，如上图所示。 当电流冲过接合线/引线框架/PDN上的 电感时，管芯接地和电路板接地之间会产生反电动势。这会导致管芯接地和电路板接地在瞬间处于不同电压电平的现象，从而导致接地反弹噪声。然后，由于这些元件的直流电阻和IC封装/管芯中的寄生效应，这种积累会被抑制。更好地准确理解这如何影响信号行为，有助于理解这种寄生效应和迹线的排列形成了具有某些定义的阻抗和谐振频率的等效RLC电路。 PCB中的接地反弹如何影响电路和信号 当PCB中的接地反弹最小时，可能不会对管芯接地或信号行为造成任何干扰。它仍然会发生，但可能足够小以至于注意不到。不过，当接地反弹产生的反电动势较大时，尤其是同时切换多个输出时，器件的接地电平会上升到可能影响IC上其他引脚组的电平。 观察将驱动元件连接到电容负载的迹线时，您将发现迹线电感和电容也会影响接地反弹对信号的影响。请记住，由于其寄生电容和电感，所有迹线都具有一定的阻抗。由于真实迹线具有这些寄生效应，因此需要将其包含在由迹线、驱动器接地引脚处的电感以及负载电容形成的集总RLC网络中。 管芯上的电平位移 例如，遇到接地反弹的微控制器的接地电位可能会发生变化，使电源轨和接地之间测得的电压比没有接地反弹的情况高1.5V。换句话说，电源轨和管芯接地之间的电位差将比电源轨和电路板接地之间测得的电位高1.5V。说明这一点的另一种方式是，管芯接地和PCB接地平面之间存在瞬时1.5 V电位（即，在驱动器接地引脚上测量的值）。 在此示例中，连接到微控制器、工作电压为3.3 V的逻辑IC可能会将逻辑“0”信号解释为“1”，因为由于器件接地的电位电平发生偏移，它正在接收1.5 V逻辑“低”信号。继续此示例，遇到接地反弹的器件也可能误读来自其他元件的输入，因为输入电压电平是相对于管芯接地而言的。例如，逻辑“高” 信号可能会被误解为“低”，因为由于管芯接地电压升高，输入引脚上的电压为1.8 V，而不是3.3 V。该值低于2.31 阅读文章
PCB安装孔 用于电镀PCB安装孔的PCB接地技术 1 min Blog 每当将电路板放入外壳时，都需要以某种方式将其安装到该外壳。为了在不使用螺钉损坏PCB表面的情况下提供牢固的安装，通常只需在角落放置电镀通孔。这些PCB安装孔通常有焊盘暴露在阻焊层下方，因此，如有需要，安装点可以电气连接回您的网络之一。在这种情况下，经常出现的一个问题是接地和PCB安装孔。安装是否应在设计中接地，如果是，应如何接地？应该始终连接到底盘、只连接到内部接地还是连接到其他地方？ 这是一个有趣的问题，答案通常都是“总是/从不”的情况。某些人声称他们总是将安装孔接地到外壳，其他人声称这样会破坏设计，永远不应该这样做。与大多数以这种方式制定的设计规则一样，真正的答案更为复杂，从输入电源到接地系统的结构，涉及设计的许多方面。如果您了解如何在PCB输入上定义电源和接地，则设计适当考虑接地的安装策略会更容易。 如何设计PCB安装孔 顾名思义，PCB安装孔用于将电路板固定到外壳上。在PCB安装孔方面，以下几点是公认的： 安装孔通常应电镀，因为这样便于使用金属螺钉进行安装。 由于 金属的浮动碎屑可能造成EMI，因此安装孔应连接到某些接地网（地线 (PE)、信号接地 (SGND)、接地外壳等）。 安装孔的尺寸应适合某些标准尺寸的紧固件。 安装孔可以为非电镀，但必须在设计中使用塑料螺钉或支架。 我 之前在一篇关于工具孔的文章中详细讨论了这个问题，主要是因为一些著名的厂商没有区分安装孔和工具孔。对于设计人员来说，这是一个重要的区别，因为安装孔几乎肯定会成为电路板接地系统的一部分，您应该准确考虑这将如何影响设计中的EMI和安全性。 将电镀的安装孔连接到外壳是一种最佳做法，如果有这样的连接，您的底盘接地可能会连接到接地线。然而，情况并非总是如此，例如在外壳中有金属元件的电池供电系统中。根据PCB安装孔、外壳和接地的连接方式，设备可能会遇到EMI或对用户产生电击。后一种情况是当电源机箱未良好接地（插入时）或负电源终端（未插入时）时计算机电源可能发生的一个问题。如果正确实施PCB接地技术，包括正确的接地连接，则可以消除任何浮动接地连接，这是金属外壳中接地PCB安装孔的主要用途之一。 PCB接地技术和安装孔 不应将上图视为过度概括；在某些情况下，您可能根本不需要将安装孔接地到电路板，而是将其接地到外壳。在其他情况下，您别无选择：您必须将安装孔接地到内部连接，因为没有其他地方可以接地。应用于安装孔的PCB接地技术应考虑到需要处理的电流、该电流的频率以及ESD等安全问题。不幸的是，没有一种方法可以解决所有可能的情况，但希望以下几点可以说明如何考虑安装PCB时出现的接地连接问题。 案例1：低电流直流，无电流隔离 下面的表格显示了一些情况，可说明如何处理标准PCB接地技术中的电镀PCB安装孔。在这里，我们要考虑3线直流（POS、NEG和接地GND连接）、2线直流（仅POS和NEG）以及3线交流已整流为直流的情况。 输入功率 金属外壳 阅读文章
如何为您的PCB选择正确的阻焊层厚度和类型 1 min Blog PCB设计 Electrical Engineers PCB设计 PCB设计 Electrical Engineers Electrical Engineers 在研究电路板时，特别是作为电子行业的初学者，我总会好奇为什么 PCB 的顶层是绿色的。答案各有不同，但每个人都同意一件事：阻焊层有助于检查，为导体提供保护，并防止手工装配过程中的视觉疲劳。各种 PCB 阻焊层类型在应用方式、成分以及价格方面各不相同。 在确定电路板所需阻焊层的正确类型和厚度时，您需要考虑制造商的能力和检查/装配过程。以下是四种常见的 PCB 阻焊层类型： 液体环氧阻焊层 液体光成像阻焊层（LPSM） 干膜阻焊层（DFSM） 顶层和底层膜片 什么是PCB阻焊层？ 阻焊层是一种 PCB 工艺，用于保护电路板上的金属元件免受氧化，并防止焊盘之间形成导电桥。这是 PCB 制造中的关键步骤，尤其是在使用回流或焊槽的情况下。这些技术并不能很好地控制熔融焊料位落在电路板上的位置，但阻焊层可以让您进行一定程度的控制。阻焊层有时被称为“阻焊剂”，我认为这更恰当，因为我曾经认为阻焊层是应用于电路板的整层焊料。 PCB阻焊层类型 所有阻焊层均由聚合物层组成，该聚合物层涂在印刷电路板上的金属导线上。PCB 阅读文章
铁氧体磁珠如何工作以及如何选择合适的铁氧体磁珠？ 铁氧体磁珠如何工作以及如何选择合适的铁氧体磁珠？ 1 min Thought Leadership PCB设计 Electrical Engineers PCB设计 PCB设计 Electrical Engineers Electrical Engineers 铁氧体磁珠通常用于高频EMI噪声抑制 有时，我希望我能看到电磁波。这将使检测EMI变得更加容易。我不必折腾复杂的设置和信号分析仪，我只要看看，就知道这是怎么回事。虽然我们可能看不到EMI，但有时我们可以在其通过音频电路时听到它。解决这种干扰的一种可能方法是使用铁氧体磁珠。 可惜，铁氧体磁珠（也称为铁氧体电感、铁氧体钳位、铁氧体环、EMI滤波器磁珠，甚至铁氧体环形滤波器）可能有点神秘。铁氧体磁芯的功能类似于电感器的功能，但铁氧体磁芯的频率响应在高频时会偏离此功能。此外，不同类型的磁珠，例如绕线铁氧体磁珠和片状铁氧体磁珠，对降噪提供的响应不同。例如，线绕铁氧体磁珠在很宽的频率范围内工作，但在直流电设置中提供的电阻较小。为了正确使用，您需要了解其电磁特性及其在使用过程中的变化情况。掌握铁氧体磁珠使用背后的理论之后，您可以有意识地为电路板实现正确的选择。如果不这样做，最终造成的问题可能会比修复的问题更多。 此图显示了为什么铁氧体磁珠有时被称为铁氧体环或铁氧体电感 什么是铁氧体磁珠以及铁氧体磁珠如何工作？ 铁氧体磁珠是无源电子元件，可以抑制电源线上的高频信号。它们通常放置在接入特定设备的电源/地线对周围，例如笔记本电脑的电源线。这些磁珠根据法拉第定律工作：导体周围的磁芯在高频信号存在时感应反电动势，从根本上衰减铁氧体频率响应。您可以从Coilcraft等专业制造商处获取标准铁氧体磁珠，但某些项目可能需要定制磁珠。 铁氧体是磁性材料，将这种材料放在电源/地线周围的铁氧体夹中，可以为通过线路的信号提供电感阻抗源。这可能会诱使您将其视为标准电感器，但它们比这更复杂。实际上，铁氧体磁珠是非线性元件。它提供的阻抗变化是负载电流和铁氧体两端电压降的变化。铁氧体磁珠的简化电路模型将帮助您了解其频率特性。但是，请记住，这些属性可能会随着电流和温度而变化。 负载电流可以改变铁氧体的阻抗。 铁氧体磁珠有什么用处？ 由于铁氧体磁珠阻抗为电感式，因此铁氧体磁珠电感器用于衰减电子元件中的高频信号。当铁氧体磁珠扼流圈放置在连接电子设备的电源线上时，它会消除电源连接上或直流电源输出的任何杂散高频噪声。这种铁氧体夹的使用是噪声抑制的众多方法之一，例如开关式电源的噪声抑制方法。这种将铁氧体磁珠用作铁氧体滤波器的应用可以抑制和消除传导型EMI。 在铁氧体磁珠作为滤波器的各种用途中，EMI滤波器磁珠/电源滤波器磁珠通常额定为一定的直流电流阈值。超过指定值的电流可能会损坏元件。麻烦的是，这个极限会受到热量的严重影响。随着温度的升高， 额定电流迅速下降。额定电流也会影响铁氧体的阻抗。随着直流电流的增加，铁氧体磁珠将“饱和”并失去电感。在相对较高的电流下，饱和可 将铁氧体磁珠阻抗降低多达90%。 铁氧体磁珠对比电感器 尽管可以将铁氧体磁珠建模为电感器，但铁氧体磁珠电感器的性能与典型电感器不同。欲知如何衡量铁氧体磁珠的性能与电感器的性能，您可以通过铁氧体磁珠发送模拟信号并在几个数量级上扫频。如果您为铁氧体磁珠的频率扫描测量创建波德图，您会发现与具有类似低频行为的电感器相比，铁氧体磁珠在较高频率下提供更急剧的衰减。 铁氧体磁珠连接至交流电源的简单而准确的模型。 铁氧体磁珠 可以建模为电容器和电感器，也可以建模为与此RLC网络并联的电阻器，该网络连接有串联电阻器。串联电阻器量化了器件对直流电流的电阻。该模型中的电感器代表了铁氧体磁珠衰减高频信号的主要功能，即通过法拉第定律提供电感阻抗。该模型中的并联电阻考虑了高频时铁氧体磁珠内电感的涡流损耗。最后，该模型中的电容考虑了元件的自然寄生电容。 查看 铁氧体磁珠阻抗曲线时，主要电阻阻抗仅在一个薄频带中表现为非常高。磁珠的电感在此薄频带内占主导地位。在更高的频率下，铁氧体磁珠的阻抗开始出现电容性过大的现象，并且阻抗迅速下降。最终，随着频率继续增加，容抗将下降到一个非常小的值，铁氧体磁珠阻抗呈现纯阻性。 阅读文章
如何把PCB项目从PADS开发平台转换到Altium Designer开发平台 1 min Guide Books Users of Competitor Tools Users of Competitor Tools Users of Competitor Tools 本篇文章主要介绍了PCB项目在不同开发平台之间进行转换的相关信息。Altium Designer 对基于不同开发平台开发的PCB项目都可以进行无缝转换，整个转换的过程操作简单，各种平台的支持范围广泛。Altium Designer 为开发人员可以利用对不同平台的PCB项目进行二次编辑提供了极大的便利。本篇文章内容包括作为PCB设计人员在设计过程中对于开发平台本身应当关注的问题有哪些。Altium Designer 对比PADS开发平台优势在哪里，将PCB项目从PADS平台转换到Altium Designer平台主要步骤有哪些。 从PADS到Altium Designer的转换 今天的电子工程师在产品的设计中面临越来越多的挑战，并且未来还会持续这一趋势； 作为使用PADS的工程师或PCB设计人员，您应当对这些问题了如指掌，并且还应清楚您当前工具的优势功能； 您目前可能正面临哪些设计挑战：您是否确定您的PCB Layout 完全符合原理图的设计意图，而无需在重新设计上花费大量的时间和金钱？ 您是否确保最终产品跟机械外壳能够完美的吻合？你是否确保在设计阶段就能合理的选择元器件, 以保证元器件的可供应性和产品的价格优势？ Altium在为工程师和设计团队提供统一的一体化产品设计平台方面具有明显的优势，该平台可针对元器件选择、原理图设计、PCB Layout、产品外观尺寸及对机械件的配合进行优化，并生成制作、装配文档。 Altium的历史 阅读文章
六大PCB设计中的DFM问题和DFM难题 影响每个设计的PCB中的前6大DFM问题 1 min Thought Leadership 作为一名PCB设计师，您需要管理各种不同的要求和期望。需要考虑电气、功能和机械方面的因素。此外，PCB布局必须及时生产，以最佳的质量和最低的成本完成。在满足所有这些要求的同时，您还需要考虑到DFM（可制造性设计）。这是 PCB设计 过程中的一个重要部分，如果处理不当，经常会引起问题。让我们来看看PCB设计中的3个DFM问题。 PCB布局中的常见DFM问题 在CAD工具中找到安全感很容易，但您的CAD工具可能会让您创建可能不容易解决的DFM问题。即使您的电路板通过了所有电气规则检查，并且在电气上是正确的，它可能无法制造。为什么会这样呢？难道您的PCB设计工具不应该帮助您创建一个在电气功能上 和大批量可制造的电路板布局吗？ 您的PCB布局可能会变得非常复杂，并且如果您不知道需要注意什么，可能会隐藏许多DFM（设计制造一体化）问题。这些DFM问题中的一些会导致装配、电气测试或制造过程中的问题，但如果您对制造过程有更多了解，所有这些问题都可以克服。 想了解更多关于制造过程的通用信息，请查看Altium PCB设计博客上的这篇文章。如果您准备好了解制造商在设计审查期间会寻找什么，以下是他们在任何PCB布局中尝试发现的一些最常见的DFM问题： 不均匀的SMD焊盘连接 SMD焊盘上错误的阻焊开口 SMD焊盘中的开放式过孔 酸性陷阱 间隙 常见的可靠性标准违规 预防这些问题意味着依赖于您在PCB布局工具中的设计规则，这可以帮助确保您的电路板可以在最小的设计审查时间内进入制造阶段。 不均匀的SMD焊盘连接 小型SMD元件，如0402、0201等，需要具有均匀的连接，以帮助防止在回流焊接过程中出现立碑现象。对于BGA焊盘也是如此，以确保可靠的焊接。这只是一个将正确的焊盘尺寸放置在您的元件足迹上的问题。常见元件有定义的焊盘尺寸（例如， IPC-7351标准下IC上的焊盘），应该放置在您的足迹中。 您可以在3D中检查元件下的焊盘尺寸，而无需导出Gerber文件 阅读文章
如何在您的高速设计过程中采用信号完整性分析 如何在您的高速设计过程中采用信号完整性分析 1 min Thought Leadership 随着我们的设计变得更加复杂，信号完整性问题的风险也在增加。在设计过程中采用信号完整性仿真可以降低风险并节省资源。阅读以了解更多。 信号在现实中的运作方式往往与大学里教授的理论应用大相径庭，因此，从理论到实际应用的转变往往会导致不可预测的结果。信号可能会以多种方式受到干扰，包括损耗、串扰效应、反射、皮肤效应以及许多其他扰动。这些信号干扰可能会导致严重的后果，这些后果往往伴随着成本，但我们如何从一开始就避免这些问题呢？ 什么是风险？ 信号失真的风险和后果因其原因而异。例如，让我们来看看反射问题。信号从发射器发送到接收器，但在接收器的引脚处观察到一些能量溢出，如下图1所示。 图1 - 从接收器的引脚观察到的能量溢出 在观察这种效应时，我们可以看到信号的各种失真，如过冲可能会烧毁芯片，或者欠冲可能会导致设备切换两次。在这种情况下，我们还应该注意到回响，这也可能再次切换设备。在这两种情况下，风险都很高，包括： 原型和重新设计的额外成本。 当产品上市时，系统无法正常工作。 客户退货时的修理或更换。 那么，您可以做些什么来避免设计中的信号完整性问题呢？如果有一种方法可以在早期开发中分析信号完整性，而不需要物理原型，那又会怎样呢？ 在Altium Designer®中进行信号完整性分析 Altium包括一个信号完整性分析工具，可以帮助您检测电路板上信号的扰动和失真。这在设计过程的早期检测信号问题时非常有帮助，让您在进行布局时能够做出更好的决策。当电路板完成，布线和所有铜区域都就绪后，就可以利用后布局分析来查看信号的真实扰动。 降低信号完整性分析的风险 随着我们的设计变得越来越复杂，设计内部信号干扰的危险也在增加。借助Altium中的信号完整性仿真，可以轻松成功地导航您的高速应用程序的复杂性。 有兴趣了解更多关于将信号完整性仿真工具纳入您的设计流程的信息吗？立即下载免费白皮书 在您的高速设计过程中采用信号完整性。 阅读文章