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高速PCB设计|PCB布局时去耦电容摆放经验分享

菜鸟
2017-11-20 17:41:32    评分

PCB(Printed Circuit Board),中文名称为印制线路板,简称印制板,是电子工业的重要部件之一。

 

  PCB以绝缘板为基材,切成不同尺寸,其上至少附有一个导电图形,并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属化孔等),用来代替以往装置电子元器件的底盘,并实现电子元器件之间的相互连接。由于这种板是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。

  对于电容的安装,首先要提到的就是安装距离。容值最小的电容,有最高的谐振频率,去耦半径最小,因此放在最靠近芯片的位置。容值稍大些的可以距离稍远,最外层放置容值最大的。但是,所有对该芯片去耦的电容都尽量靠近芯片。

 

  下面图就是一个摆放位置的例子。本例中的电容等级大致遵循10倍等级关系。

 

 

 

  还有一点要注意,在放置时,最好均匀分布在芯片的四周,对每一个容值等级都要这样。通常芯片在设计的时候就考虑到了电源和地引脚的排列位置,一般都是均匀分布在芯片的四个边上的。因此,电压扰动在芯片的四周都存在,去耦也必须对整个芯片所在区域均匀去耦。如果把上图中的680pF电容都放在芯片的上部,由于存在去耦半径问题,那么就不能对芯片下部的电压扰动很好的去耦。

 

  电容的安装

 

  在安装电容时,要从焊盘拉出一小段引出线,然后通过过孔和电源平面连接,接地端也是同样。这样流经电容的电流回路为:电源平面-》过孔-》引出线-》焊盘-》电容-》焊盘-》引出线-》过孔-》地平面,图2直观的显示了电流的回流路径。

 

 

 

  第一种方法从焊盘引出很长的引出线然后连接过孔,这会引入很大的寄生电感,一定要避免这样做,这是最糟糕的安装方式。

  第二种方法在焊盘的两个端点紧邻焊盘打孔,比第一种方法路面积小得多,寄生电感也较小,可以接受。

 

  第三种在焊盘侧面打孔,进一步减小了回路面积,寄生电感比第二种更小,是比较好的方法。

 

  第四种在焊盘两侧都打孔,和第三种方法相比,相当于电容每一端都是通过过孔的并联接入电源平面和地平面,比第三种寄生电感更小,只要空间允许,尽量用这种方法。

  最后一种方法在焊盘上直接打孔,寄生电感最小,但是焊接是可能会出现问题,是否使用要看加工能力和方式。推荐使用第三种和第四种方法。

 

  需要强调一点:有些工程师为了节省空间,有时让多个电容使用公共过孔,任何情况下都不要这样做。最好想办法优化电容组合的设计,减少电容数量。

 

 

 

  由于印制线越宽,电感越小,从焊盘到过孔的引出线尽量加宽,如果可能,尽量和焊盘宽度相同。这样即使是0402封装的电容,你也可以使用20mil宽的引出线。引出线和过孔安装如上图所示,注意图中的各种尺寸。

 




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关键词: 高速     设计     布局     芯片    

菜鸟
2017-11-24 15:18:01    评分
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