它不仅关系到电路的性能,还直接影响到产品的可靠性和生产成本。以下是资深PCB设计师在实战中积累的宝贵经验,旨在指导新手避免常见陷阱,提升设计质量。
1. FPGA器件的管脚规划
在涉及FPGA的电路设计前,使用Quartus II等软件进行管脚分配验证是必不可少的步骤。某些FPGA管脚具有特殊功能,不可用作常规IO,这一点在设计初期就必须明确。
2. 多层板布局策略
- 四层板设计:推荐布局顺序为信号层、地层、电源层、再一信号层,以优化信号的屏蔽和电源的稳定性。
- 六层及以上板:优先在内电层布线,避免在地层或电源层布线,以减少寄生效应,增强抗干扰能力。
3. 多电源系统的布线技巧
在多电源系统中,如FPGA与DSP的组合,主电源(如3.3V)应直接铺设在电源层,并通过过孔连接,以形成全局电源网络。对于5V电源,通常作为输入电源,在局部区域内铺铜,并尽可能加粗以减少电压降。
4. 邻层走线的交叉布局
采用交叉方式进行邻层布线,这不仅减少了电磁干扰,也使得布线更加灵活。
5. 模拟与数字的隔离
在模拟和数字混合系统中,将模拟和数字部分物理隔离,并在AD转换芯片处明确分隔。模拟地和模拟电源通过电感或磁珠与数字电源单点连接,以防止相互干扰。
6. 迭代式PCB设计方法
借鉴软件工程中的迭代开发思想,PCB设计也应该采用迭代方式,逐步优化:
- 从原理图检查开始,特别注意电源和地的连接。
- 绘制PCB封装,并逐一确认尺寸。
- 导入网表,布局时不断调整原理图,确保信号顺序合理。
- 手工布线,优先考虑铺铜方式构建电源网络。
7. 晶振布局要点
晶振应尽可能靠近使用它的芯片,并且在晶振下方避免布线,以减少噪声干扰。对于多处使用的时钟信号,采用树形结构布线。
8. 连接器信号布局
连接器上的信号排布对整体布线的难易程度有重大影响。设计时应不断调整原理图上的信号顺序,以优化布线。
9. 多板接插件设计
- 使用排线连接时,确保上下接口一致。
- 使用直插座时,上下接口应镜像对称。
10. 模块间信号连接设计
- 若两个模块位于PCB同一侧,采用镜像连接信号的方式。
- 若模块位于PCB的不同侧面,连接信号时应考虑管脚序号的对应关系。
这些经验是资深设计师在多年实践中积累的宝贵财富,对于新手设计师来说,遵循这些原则可以在设计过程中避免许多常见的问题,提升设计的专业性和可靠性。
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