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PCB工程师需要注意的地方

较多的PCB工程师,他们经常画电脑主板,对Allegro等优秀的工具非常的熟练,但是,非常可惜的是,他们居然很少知道如何进行
阻抗控制,如何使用工具进行信号完整性分析.如何使用IBIS模型我觉得真正的PCB高手应该还是信号完整性专家,而不仅仅停留在连连线,
过过孔的基础上对布通一块板子容易，布好一块好难。

小资料
　　对于电源、地的层数以及信号层数确定后，它们之间的相对排布位置是每一个PCB工程师都不能回避的话题；

　　单板 层的排布一般原则：

　　元件面下面（第二层）为地平面，提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面；

　　所有信号层尽可能与地平面相邻；

　　尽量避免两信号层直接相邻；s

　　主电源尽可能与其对应地相邻；

　　兼顾层压结构对称。

对于母板的层排布，现有母板很难控制平行长距离布线，对于板级 工作频率在50MHZ以上的（50MHZ以下的情况
可参照，适当放宽），建议排布原则：
　　元件面、焊接面为完整的地平面（屏蔽）；

　　无相邻平行布线层；

　　所有信号层尽可能与地平面相邻；

　　关键信号与地层相邻，不跨分割区。
　　注：具体PCB的层的设置时，要对以上原则进行灵活掌握，在领会以上原则的基础上，根据实际单板的需求，如：是否需要一关键
布线层、电源、地平面的分割情况等，确定层的排布，切忌生搬硬套，或抠住一点不放。
以下为单板层的排布的具体探讨：
　　*四层板，优选方案1，可用方案3
方案 电源层数 地层数 信号层数 1 2 3 4
1 1 1 2 S G P S
2 1 2 2 G S S P
3 1 1 2 S P G S
　方案1 此方案四层PCB的主选层设置方案，在元件面下有一地平面，关键信号优选布TOP层；至于层厚设置，有以下建议：
　　满足阻抗控制芯板（GND到POWER）不宜过厚，以降低电源、地平面的分布阻抗；保证电源平面的去藕效果；为了达到一定的屏蔽效果
，有人试图把电源、地平面放在TOP、BOTTOM层，即采用方案2：
　　此方案为了达到想要的屏蔽效果，至少存在以下缺陷：
　　电源、地相距过远，电源平面阻抗较大
　　电源、地平面由于元件焊盘等影响，极不完整
　　由于参考面不完整，信号阻抗不连续
　　实际上，由于大量采用表贴器件，对于器件越来越密的情况下，本方案的电源、地几乎无法作为完整的参考平面，预期的屏蔽效果很
难实现；方案2使用范围有限。但在个别单板中，方案2不失为最佳层设置方案。

以下为方案2使用案例；
　　案例（特例）：设计过程中，出现了以下情况：

　　　　A、整板无电源平面，只有GND、PGND各占一个平面；

　　　　B、整板走线简单，但作为接口滤波板，布线的辐射必须关注；

　　　　C、该板贴片元件较少，多数为插件。

　　分析：
　　　　　　１、由于该板无电源平面，电源平面阻抗问题也就不存在了；

　　　　　　２、由于贴片元件少（单面布局），若表层做平面层，内层走线，参考平面的完整性基本得到保证，而且第二层可铺铜保证
少量顶层走线的参考平面；
３、作为接口滤波板，PCB布线的辐射必须关注，若内层走线，表层为GND、PGND，走线得到很好的屏蔽，传输线的辐射得到
控制；
　　鉴于以上原因，在本板的层的排布时，决定采用方案2，即：GND、S1、S2、PGND，由于表层仍有少量短走线，而底层则为完整的地平
面，我们在S1布线层铺铜，保证了表层走线的参考平面；五块接口滤波板中，出于以上同样的分析，设计人员决定采用方案2，同样不失为
层的设置经典。
　　列举以上特例，就是要告诉大家，要领会层的排布原则，而非机械照搬。

方案3：此方案同方案1类似，适用于主要器件在BOTTOM布局或关键信号底层布线的情况；一般情况下，限制使用此方案；
　　*六层板：优选方案3，可用方案1，备用方案2、4对于六层板，优先考虑方案3，优选布线层S2，其次S3、S1。主电源及其对应的地布
在4、5层，层厚设置时，增大S2-P之间的间距，缩小P-G2之间的间距（相应缩小G1-S2层之间的间距），以减小电源平面的阻抗，减少电源
对S2的影响;在成本要求较高的时候，可采用方案1，优选布线层S1、S2，其次S3、S4，与方案1相比，方案2保证了电源、地平面相邻，减
少电源阻抗，但S1、S2、S3、S4全部裸露在外，只有S2才有较好的参考平面；对于局部、少量信号要求较高的场合，方案4比方案3更适合，
它能提供极佳的布线层S2。
　　*八层板：优选方案2、3、可用方案1对于单电源的情况下，方案2比方案1减少了相邻布线层，增加了主电源与对应地相邻，保证了所有信号层与地平面相邻，代价是：牺
牲一布线层；对于双电源的情况，推荐采用方案3，方案3兼顾了无相邻布线层、层压结构对称、主电源与地相邻等优点，但S4应减少关键布线；方案4：无相邻布线层、层压结构对称，但电源平面阻抗较高；应适当加大3-4、5-6，缩小2-3、6-7之间层间距；
　　方案5：与方案4相比，保证了电源、地平面相邻；但S2、S3相邻，S4以P2作参考平面；对于底层关键布线较少以及S2、S3之间的线

间窜扰能控制的情况下此方案可以考虑；
　　*十层板：推荐方案2、3、可用方案1、4
　　方案3：扩大3-4与7-8各自间距，缩小5-6间距，主电源及其对应地应置于6、7层；优选布线层S2、S3、S4，其次S1、S5；本方案适合
信号布线要求相差不大的场合，兼顾了性能、成本；推荐大家使用；但需注意避免S2、S3之间平行、长距离布线；

方案4：EMC效果极佳，但与方案3比，牺牲一布线层；在成本要求不高、EMC指标要求较高、且必须双电源层的关键单板，建议采用此
种方案；优选布线层S2、S3,对于单电源层的情况，首先考虑方案2，其次考虑方案1。方案1具有明显的成本优势，但相邻布线过多，平行
长线难以控制；
　　*十二层板：推荐方案2、3，可用方案1、4、备用方案5

　　以上方案中，方案2、4具有极好的EMC性能，方案1、3具有较佳的性价比；

　　对于14层及以上层数的单板，由于其组合情况的多样性，这里不再一一列举。大家可按照以上排布原则，根据实际情况具体分析。

　　以上层排布作为一般原则，仅供参考，具体设计过程中大家可根据需要的电源层数、布线层数、特殊布线要求信号的数量、比例以及
电源、地的分割情况，结合以上排布原则灵活掌握

　　6层板以后的各个方案在哪?
　　
　　6层和8层来了
　　*六层板，优选方案3，可用方案1，备用方案2、4
方案 电源 地 信号 1 2 3 4 5 6
1 1 1 4 S1 G S2 S3 P S4
2 1 1 4 S1 S2 G P S3 S4
3 1 2 3 S1 G1 S2 G2 P S3
4 1 2 3 S1 G1 S2 G2 P S3
　　*八层板：优选方案2、3、可用方案1
方案 电源 地 信号 1 2 3 4 5 6 7 8
1 1 2 5 S1 G1 S2 S3 P S4 G2 S5
2 1 3 4 S1 G1 S2 G2 P S3 G3 S4
3 2 2 4 S1 G1 S2 P1 G2 S3 P2 S4
4 2 2 4 S1 G1 S2 P1 P2 S3 G3 S4
5 2 2 4 S1 G1 P1 S2 S3 G2 P2 S4
EMC问题

　　在布板的时候还应该注意EMC的抑制哦！！这很不好把握，分布电容随时存在！！
　如何接地!
　　PCB设计原本就要考虑很多的因素,不同的环境需要考虑不同的因素.另外,我不是PCB工程师,经验并不丰富:)))
　　地的分割与汇接

　　接地是抑制电磁干扰、提高电子设备EMC性能的重要手段之一。正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力，又能减少产品对外
的EMI发射。

　　接地的含义

　　电子设备的“地”通常有两种含义：一种是“大地”（安全地），另一种是“系统基准地”（信号地）。接地就是指在系统与某
个电位基准面之间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位为基准，并以大地作为零电位，把电子设备的金属外壳、电路基
准点与大地相连接。
　　把接地平面与大地连接，往往是出于以下考虑：
　　A、提高设备电路系统工作的稳定性；
　　B、静电泄放；
　　C、为*作人员提供安全保障。

接地的目的

　　A、安全考虑，即保护接地；

　　B、为信号电压提供一个稳定的零电位参考点（信号地或系统地）；

　　C、屏蔽接地。

　　基本的接地方式

　　电子设备中有三种基本的接地 方式：单点接地、多点接地、浮地。

　　单点接地
　　单点接地是整个系统中，只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都连接到这一点上。

　　单点接地适用于频率较低的电路中（1MHZ以下）。若系统的工作频率很高，以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时，单点
接地方式就有问题了。当地线的长度接近于1/4波长时，它就象一根终端短路的传输线，地线的电流、电压呈驻波分布，地线变成了辐
射天线，而不能起到“地”的作用。

　　为了减少接地阻抗，避免辐射，地线的长度应小于1/20波长。在电源电路的处理上，一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数
字电路的PCB，由于其含有丰富的高次谐波，一般不建议采用单点接地方式。
　　多点接地

　　多点接地是指设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。

　　多点接地电路结构简单，接地线上可能出现的高频驻波现象显著减少，适用于工作频率较高的（>10MHZ）场合。但多点接地可能
会导致设备内部形成许多接地环路，从而降低设备对外界电磁场的抵御能力。在多点接地的情况下，要注意地环路问题，尤其是不同
的模块、设备之间组网时。地线回路导致的电磁干扰：

　　理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过该地线时，就要产
生电压降。地线会与其他连线（信号、电源线等）构成回路，当时变电磁场耦合到该回路时，就在地回路中产生感应电动势，并由地
回路耦合到负载，构成潜在的EMI威胁。
　　浮地

　　浮地是指设备地线系统在电气上与大地绝缘的一种接地方式。

　　由于浮地自身的一些弱点，不太适合一般的大系统中，其接地方式很少采用
　　关于接地方式的一般选取原则：

　　对于给定的设备或系统，在所关心的最高频率（对应波长为）入上，当传输线的长度L〉入，则视为高频电路，反之，则视为低频
电路。根据经验法则，对于低于1MHZ的电路，采用单点接地较好；对于高于10MHZ，则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而
言，只要最长传输线的长度L小于/20　入，则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。

　　对于接地的一般选取原则如下：

　　　　（1）低频电路（<1MHZ），建议采用单点接地；

　　　　（2）高频电路（>10MHZ），建议采用多点接地；

　　　　（3）高低频混合电路，混合接地。

allegro 使用Q&A 大搜集

.花焊盘:

花焊盘，也叫散热焊盘，Thermal Pad，是多层板内层通过过孔同其他层连接的方式，有时焊盘同铜皮的连接也使用。采用花形，是因为金属化中工艺的要求。

在allegro里又叫Flash Pad，是指过孔或元件引脚与铜箔的一种连接方式。

其目的有几个，一是为了避免由于元件引脚与大面积铜箔直接相连，而使焊接过程元件焊盘散热太快，导致焊接不良或SMD元件两侧散热不均而翘起。

二是因为电器设备工作过程中，由于热涨冷缩导致内层的铜箔伸缩作用，加载在孔壁，会使孔内铜箔连接连接强度降低，使用散热焊盘即可减少这种作用对孔内铜箔连接强度的影响。

2。扇出(FANOUT)设计
在扇出设计阶段，要使自动布线工具能对元件引脚进行连接，表面贴装器件的每一个引脚至少应有一个过孔，以便在需要更多的连接时，电路板能够进行内层连接、在线测试(ICT)和电路再处理。
为了使自动布线工具效率最高，一定要尽可能使用最大的过孔尺寸和印制线，间隔设置为50mil较为理想。要采用使布线路径数最大的过孔类型。进行扇出设计时，要考虑到电路在线测试问题。测试夹具可能很昂贵，而且通常是在即将投入全面生产时才会订购，如果这时候才考虑添加节点以实现100%可测试性就太晚了。
经过慎重考虑和预测，电路在线测试的设计可在设计初期进行，在生产过程后期实现，根据布线路径和电路在线测试来确定过孔扇出类型，电源和接地也会影响到布线和扇出设计。为降低滤波电容器连接线产生的感抗，过孔应尽可能靠近表面贴装器件的引脚，必要时可采用手动布线，这可能会对原来设想的布线路径产生影响，甚至可能会导致你重新考虑使用哪种过孔，因此必须考虑过孔和引脚感抗间的关系并设定过孔规格的优先级。

3.allegro中如何建金手指？
做金手指的步骤是：
1。建shape symbol，金手指上pad的外形
2。建金手指pad，外形调刚才建的pad的shape symbol
3。建package symbol，把建好的pad精确定位放好就可以了
4。在金手指区域加防旱层，不用开钢板层的，
5。Create symbos就可以了

4.Allegro中常见的文件格式[j2k]

allegro/APD.jrl ： 记录开启 Allegro/APD 期间每一个执行动作的 command .
产生在每一次新开启 Allegro/APD 的现行工作目录下 .
env ： 存在 pcbenv 下,无扩展名,环境设定档.
allegro/APD.ini ： 存在 pcbenv 下,记录 menu 的设定.
allegro/APD.geo ： 存在 pcbenv 下,记录窗口的位置.
master.tag ： 开启 Allegro/APD 期间产生的文字文件 ,记录最后一次存盘的 database
文件名称,下次开启 Allegro/APD 会将档案 load 进来.从 Allegro/APD.ini
搜寻 directory = 即可知道 Master.tag 存在的位置 .
lallegro.col ： 存在 pcbenv 下,从设定颜色的调色盘 Read Local 所写出的档案.只会影
响到调色盘的 24 色而不会影响 class/subclass 的设定.
.brd ： board file (Allegro).
.mcm ： multi-chip module (APD) ,design file.
.log ： 记录数据处理过程及结果.
.art ： artwork 檔.
.txt ： 文字文件,如参数数据,device 文件 .. 等.
.tap ： NC drill 的文字文件.
.dat ： 资料文件.
.scr ： script 或 macro 记录文件.
.pad ： padstack 檔.
.dra ： drawing 档, create symbol 前先建 drawing ,之后再 compiled 成 binary symbol 档.
.psm ： package symbol ,实体包装零件.
.osm ： format symbol , 制造,组装,logo图形的零件.
.ssm ： shape symbol , 自订 pad 的几何形状,应用在 Padstack Designer.
.bsm ： mechanical symbol , 没有电器特性的零件.
.fsm ： flash symbol , 负片导通孔的连接方式.
.mdd ： module ,模块,可在 Allegro 建立,包含已 placed , routed 的数据.
.sav ： corrupt database,当出现此种档案时,表示你的板子的数据结构已经破坏，情况不严重可以用DB Doctor修复。

印制电路板设计原则和抗干扰措施

　　印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件。它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电于技术的飞速发展，PGB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。因此，在进行PCB设计时。必须遵守PCB设计的一般原则，并应符合抗干扰设计的要求。
　　PCB设计的一般原则要使电子电路获得最佳性能，元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB。应遵循以下一般原则：
　　1. 布局首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后。再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：
　　(1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
　　(2)某 些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
　　(3) 重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
　　(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
　　(5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根据电路的功能单元。对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：
　　1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
　　2)以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
　　3)在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观。而且装焊容易。易于批量生产。
　　4)位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3：2成4：3。电路板面尺寸大于200x150mm时。应考虑电路板所受的机械强度。
　　2。布线 布线的原则如下；
　　(1)输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈藕合。
　　(2)印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为0.05mm、宽度为1~15mm 时。通过2A的电流，温度不会高于3℃，因此。导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.02~0.3mm导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽线。尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至5~8mm。