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一.为何在禁止布线层切板

画pcb板子时,选择在禁止布线层切板。

有些人可能会对机械层和禁止布线层感到混淆。

机械层用来定义整个pcb的外观,即外形边界。其实我们说机械层的时候就是指整个pcb板的外形结构尺寸。

禁止布线层是定义电气特性的边界, 也就是说我们先定义了布线层后, 我们在以后的布线过程中,所布的具有电器特性的的线是不能超过禁止布线层规定的边界的。通俗讲,就是定义布线的可布线区域大小,一般不大于机械层大小。

如果没有机械层,厂家会根据禁止布线层确定PCB边框,一般整个板子都可以布线,所以只用禁止布线层就解决了布线范围和板卡外形两个问题,一般就这么做了。

要尽量避免在板的边缘画线和布置小器件。

切板子时,应优先选择100mm*100mm,因为容易获得,甚至免费。



二.过孔疑难解答



1. 什么是过孔

在这里插入图片描述

简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。

过孔,在线路板中,一条线路从板的一面跳到另一面,连接两条连线的孔也叫过孔(区别于焊盘,边上没有助焊层。)

过孔也称金属化孔,在双面板和多层板中,为连通各层之间的印制导线,在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔,即过孔。

在工艺上,过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状,过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。

过孔不仅可以是通孔,还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔;掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面,仿佛被其它敷铜层掩埋起来。



2.过孔的作用

pcb板的过孔,按其作用分类,可以分为以下几种:

1、信号过孔 (过孔结构要求对信号影响最小)

2、电源、地过孔 (过孔结构要求过孔的分布电感最小)

3、散热过孔 (过孔结构要求过孔的热阻最小)

在走线的过孔附近加接地过孔的作用及原理是什么?

上面所说的过孔属于接地类型的过孔,在走线的过孔附近加接地V过孔的作用是给信号提供一个最短的回流路径。注意:信号在换层的过孔,就是一个阻抗的不连续点,信号的回流路径将从这里断开,为了减小信号的回流路径所包围的面积,必须在信号过孔的周围打一些地过孔提供最短的信号回流路径,减小信号的 EMI辐射。这种辐射随之信号频率的提高而明显增加。



3.哪些情况应该多打地孔

首先,如果多打过孔,造成了电源层、地层的连续和完整,这种情况使用坚决避免的。这些过孔将影响到电源完整性,从而导致信号完整性问题,危害很大。打地孔,通常发生在如下的三种情况:

1、打地孔用于散热;

2、打地孔用于连接多层板的地层;

3、打地孔用于高速信号的换层的过孔的位置;

但所有的这些情况,应该是在保证电源完整性的情况下进行的。那就是说,只要控制好地孔的间隔,多打地孔是允许的吗?在五分之一的波长为间隔打地孔没有问题吗?

假如我为了保证多层板的地的连接,多打地孔,虽然没有隔断,那会不会影响地层和电源层的完整呢?

如果电源层和地层的铜皮没有被隔断影响是不大的。在目前的电子产品中,一般EMI的测试范围最高为1Ghz。那么1Ghz信号的波长为30cm,1Ghz 信号1/4 波长为7.5cm=2952mil。也即过孔的间隔如果能够小于2952mil 的间隔打,就可以很好的满足地层的连接,起到良好的屏蔽作用。一般推荐每1000mil打地过孔就足够了。



4.寄生电容与电感



寄生电容

孔本身存在着对地的寄生电容,如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于:C=K

ε0

3.14*TD1/(D2-D1)(ε0为真空介电常数,K为PCB相对(真空ε0)介电系数)



影响

过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度。

尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显,但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换,设计者还是要慎重考虑的。



寄生电感

可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。



影响

从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度

它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。



建议

♦ 选择合理尺寸的过孔大小。

♦ 对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗。

♦ 上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。

♦ PCB板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量不要使用不必要的过孔。

♦ 电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。

♦ 在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。



5.如何给过孔接地

1 鼠标左键双击过孔,就会弹出参数修改窗口。

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2.”Hole size”和”Dimater”分别改成0.45mm和0.65mm,这种尺寸出现紧急情况容易加工;右下角俩个框全选,是敷上绿油防止氧化。最后点击0k即修改完成。
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3.如想要修改全部过孔,鼠标右键点击修改过的过孔,点击第一项便会弹出一个修改参数的窗口,把参数改成修改过的过孔的标准即可。
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三.如何差分走线



1.什么是差分线

差分线用通俗的话讲,用两条平行的、等长的走线传输相位差180度的同一信号。

说白了,就是一根线传输正信号,一根线传输负信号。正信号减去负信号,得到2倍强度的有用信号。而两根线路上的干扰信号是一样的,相减之后干扰信号就没了。

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差分线的原理,正减去负等于2倍正。



2.差分线的优点

使用差分线是为了抗干扰,从两个角度可以说明它的优点。

第一, 在相同电平幅度的信号中,差分线的峰峰值是单端线的两倍。

第二, 在相同的电路环境中,由于单端走线参考的是地平面,对于外界的干扰,受到的影响和地平面上受到的同一干扰表现差异很大,导致它在走线上的干扰和回流路径中的干扰无法相互抵消(单端走线电压基准为地平面);而差分线由于是平行等长走线,在相同的电路环境中,两条走线的耦合度很高,在受到同一干扰源时,两天线上的干扰程度接近,而差分线电压基准点为对应的另外一条走线,而不是地平面,对于共模干扰有较好的抑制能力。



3.进行差分走线的过程

打开一个PCB文件,点击右下角的“PCB”,在弹出的列表中勾选“PCB”项目。
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勾选“PCB”后,会在软件的左侧出现一个PCB的区块,找到“Differential Piars”,在下面有一个“Add”按钮,按钮上有两条对称走线,点击即可添加新的差分走线规则。
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在弹出的“Differential Pair”对话框分别选择需要进行差分走线的网络,“Positive Net”即阳极网络,“Negative Net”为阴极网络。
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选择好差分走线的两个网络后,可以在Properties为这对差分走线对进行命名,比如“差分走线1”,但这个没有也不会影响走线。

设置完差分走线规则后,可以像正常走线那样,在PCB对应层点击鼠标右键,然后选择“Interactive Differential Pair Routing”。
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用软件自带的差分走线功能走出来的线要齐整很多,这大大减少了计算线长的工作量。

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