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PCB設計規則以提高生產率和利潤
集成電路可能需要幾個不同的電壓域。即使兩個引腳使用+3.3伏,它們可能也不想連接到同一電壓軌。它們可以用鐵氧體磁珠彼此隔開,或者在許多情況下可以通過單獨的電源分開。
高大的圍欄可以成為好鄰居,而許多屏蔽則可以在PCB上實現良好的共存
復雜芯片的電壓要求會迅速增加。一個特定的設備可以滿足幾個電源域的要求,該設備由為集成電路量身定制的一堆獨立電源組成。電源管理集成電路(PMIC)是一類考慮了該功能的設備。這些器件的外圍有開關輸出引腳,通常在BGA場內部深處帶有外部振蕩器引腳。加上所有這些大電感器,您就會明白為什么可能需要做出看似次優的決策。
我們獲得了一份數據手冊,其中包含對PMIC供電的片上系統(SOC)的要求。這些規則將作為設計規則檢查器的測試。這些連接通常以散布在幾層上的形狀制成。我們可以為網絡分配線寬,但是在使用可被通孔穿透的形狀時,難度會更大。一簇通孔可以形成一個形狀的縫隙,使有效寬度不足以滿足電源需求。
這就是Power Integrity Engineer進來的時候。將電路板的電源平面幾何圖形饋入其專用軟件將揭示所有熱點。一些域可能滿足要求,而其他域則位于熱圖的紅色區域。我們也許可以添加更多的銅,但這通常是以犧牲同一層上其他形狀的成本為代價的。它可以成為一種平衡行為。
使所有電源平面都滿足仿真中的規范可能需要幾次迭代。對于移動電子來說,這尤其明顯,因為其電路板空間和電池電量非常寶貴。一旦主設備具有令人滿意的形狀集,外圍設備將保持散布狀態,通常使用單獨的電源進行處理。我們希望將那些調節器放置在靠近負載的位置。
效率不高的大型線性調節器除少數應用外,已變得像恐龍一樣。在大多數情況下,開關電源(SMPS)可以解決問題。這些器件的輸出具有很多開關噪聲,可通過在引腳旁邊放置一個大電感器來解決。我們可以建立最小的走線寬度和最大的走線長度,但是同樣,經常使用的形狀很難以此方式進行約束。將數據手冊示例視為設計規則集。即使數據表中未提及,屏蔽設備的可能性通常也足以為呼吸提供空間。
防護環并不總是矩形的,而成本較低的是
對于SMPS應用程序,我建議在放置所有輔助組件時采用矩形布局。然后,接地環應構成電源電路。如果布局不符合聯邦通信委員會(FCC)制定的規則,則可以在電源上添加可選的EMI屏蔽。
有兩個基本規則適用于電子設備。第一個也是最明顯的一個問題是該產品不會發出會干擾附近其他電子設備的輻射。必然的規則是,小發明應不受其他設備發出的環境輻射的影響。如果看起來像系皮帶和吊帶褲,那您就明白了。很難知道失敗的根源,因此請務必謹慎。
當涉及分離不同電路時,謙虛是最好的策略
Ifixit是一個網站,提供熱門產品的拆解。他們撕開了Magic Leap的增強現實現實護目鏡,看起來主邏輯板上的每個設備都生活在自己的小金屬外殼中。這是最終解決AR / VR領域中所有功能之間共存問題的昂貴方法。
無論您是使用ECAD軟件來控制線寬,長度和氣隙,還是按照芯片供應商的建議進行布局,都有一些規則可以使布局成功。將所有這些規則與制造,組裝和測試設計(DFM,DFA和DFT)結合起來并不容易。
我們的布局軟件的最新版本實現了許多新工具。集成SI / PI數據將使我們更快地到達終點。依靠最新的設計規則有助于導航最復雜的設計,但也適用于較簡單的電路板。對此進行預先計劃是預防之道。以后必須重新加工或重新設計PCB是治愈的重中之重。每次都要預防。