PCB 和设计电源连接

电器工程 力量 pcb设计 地面 pcb层
2022-01-26 07:01:00

我现在已经设计了一些 PCB,但从来没有考虑过良好的实践。它们是小板,大部分重点都放在确保需要连接的所有东西都已连接上。

现在我想更加认真地制作设计良好的电路板。我已经多次设计和重新设计我当前的项目,试图提出一个好看的布局。

该项目基于在 16Mhz 晶体上运行的 ATXMega256 MCU,总共大约 60 个组件,其中 7 或 8 个是 IC。

对于我的下一次重新设计,我计划让“Manhattan Routing”至少尝试并帮助处理各种疯狂的痕迹——但这有点离题了。

我似乎遇到最多的问题是了解为每个 IC 供电的适当方法。通常,我只会将它们串起来,但据说这是一种不好的做法。

这是我与供电有关的问题

  1. 我听说过“星型配置”,其中所有 IC 都直接连接到稳压器,但还没有看到真实的例子,所以我不确定如何将它设计到我的项目中。这听起来像是从我脑海中的一个垫子上掉下来的一堆痕迹。你能发布一个精心设计的星形配置的例子吗?

  2. 与电源飞机相比,使用星形配置有什么优点和缺点,除了显而易见的电源无处不在。

  3. 什么时候可以使用平面作为 VCC,特别是 2 层板,因为我听说它在 2 层板上并不常见?

  4. 如果我不应该使用电源平面,那么在走线需要相互交叉的情况下哪个更好:使用通孔作为 GPIO 还是通孔作为电源?

  5. 如果可以在 2 层板上使用电源层,VCC 应该在顶层还是底层,显然我也会有一个接地层。

我知道这些问题没有双赢的答案,因为每个项目都会有所不同并且需要不同的规划,但我认为它背后的基本概念应该是人们遵循的普遍性。你必须先了解规则,然后才能打破它们。

我也意识到这些问题可能超出了在线讨论的范围,但我正在寻找更一般的答案来帮助我朝着正确的方向前进。

2个回答

我建议查看德州仪器 (Texas Instruments) 的用于降低 EMI 的 PCB 设计指南。

虽然它专注于降低 EMI,但它为您的所有问题提供建议或答案,但“曼哈顿路由”除外。

第 2.1 节(约 12 页)是关于接地和电源的。它包括以下有用的部分:

2.1.7 四层板的电源平面注意事项
2.2.1 单点与多点分布
2.2.2 星型分布
2.2.3 网格化以创建平面

它展示了如何使用 2 层板获得接近 4 层 PCB 的 EMI 性能。降低 EMI 的一部分是确保有良好的电源和接地布线和去耦。

这不是一个严格的答案——我不知道是否真的有一个明确的答案,或者只是人们的意见。不过,评论太长了,所以起诉我。

正如我所说,这并不是一个真正的答案,它只是我如何进行布局和布线 - 我不知道它有多“正确”,或者有多“合适”,但它适用于我™。

曼哈顿路线虽然不错,但并不总是答案。我使用一种混合曼哈顿——很多时候它是向上/向下和向左/向右,但并非总是如此——这取决于具体情况。我在走线方向上放置通孔减少 - 如果我可以在左/右平面上做一点上/下操作并消除对 2 个通孔的需要,那么我会的。

至于电源 - 我倾向于使用循环和半星。把它想象成一个末端有环的明星。尤其是当一个芯片可能有 5 或 6 个电源引脚时,芯片的电源走线会在所有引脚周围形成一个环路,然后回到起点。筹码组也是如此。它们并不总是直接返回到稳压器/电源电路,但它们确实会返回到较低阻抗的“主干”走线,然后再返回到稳压器。

通电或 IO 通孔?好吧,这取决于电源和IO。通孔会增加电感和电阻。电源上的过孔过多会导致电压降过大,或降低电流处理能力。IO 上的过孔过多会降低您可以使用的最大时钟速度和数据速率,还会增加 EMI 辐射。一般来说,尽管我倾向于将通电通电保持在绝对最小值。为此,我通常先布置电源线,然后再布置其他任何东西。

如果您必须在 2 层板上有一个电源层(我从来没有这样做过 - 接地层,是的,但不是电源层)我认为最好将它放在顶部。主要是因为接地平面(然后位于底部)通常与机箱相邻 - 如果那是金属并接地,那么接地就在接地旁边,不会导致任何令人讨厌的短路。接地附近的电源可能会导致短路。