多层高速PCB设计学习笔记(四)四层板实战(上)之常见模块要求
系列文章目录
多层高速PCB设计学习(一)初探基本知识(附单层设计补充)
多层高速PCB设计学习笔记(二)基本设计原则及EMC分析
多层高速PCB设计学习笔记(三) GND的种类及PCB中GND布线实战
多层高速PCB设计学习笔记(四)四层板实战(上)之常见模块要求
多层高速PCB设计学习笔记(五)四层板实战(下)之阻抗控制计算(SI9000)
文章目录
- 系列文章目录
- 常见要点
- 防静电(静电二极管)
- TVS管
- 模拟和数字分开
- 多电源供电备份区(二极管)
- PCB走线延时
- 等长规范
- SD/TF卡布线要点
- SDRAM布局
- DC电源布局
- USB模块
- 内电层分割
- 电源布线打孔
- 晶振
- 铺铜载流计算
以立创的梁山派联合凡亿教育的培训视频总结
常见要点
防静电(静电二极管)
原理图中BDFN2C051V二极管是静电二极管,当电压高于一定值就会导通,把静电放掉。瞬态电压抑制器,阻抗会在高脉冲时变小,从而把静电的能量导入到GND。
上图为该二极管数据手册中的钳制电压与峰值脉冲电流的关系,可以看到钳制电压大概在6v。当电压超过6v时,就会通过低阻抗来使得能量放掉。
TVS管
D5和D6是SMBJ3.3A二极管,在电路中和其他元件是并联关系,SMBJ二极管是瞬态二极管简称TVS,当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击(所以这里要反接)时,它能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
这里就要和上面的静电二极管区分开:
- ESD静电二极管即为静电放电
- TVS(SMBJ)管则是二极管形式的瞬态电压抑制管防护器件
ESD静电二极管主要是作用在被保护设备的关键引脚上,如各种高速信号端口,其正极连接到信号引脚的公共端,负极则接被保护的引脚,起泄放静电作用;
TVS则是一种瞬态抑制二极管,具有响应快,浪涌吸收能力强的特性,它主要放置在电源的输入端,用以吸收浪涌
TVS管有单向和双向,单向反接,因为他是反向钳制电压。
模拟和数字分开
模拟地和数字地、模拟电源和数字电源分开,通过0欧姆的电阻接在一起。
内电层采用的是数字GND和3V3
多电源供电备份区(二极管)
采用的是BAT54CT双二极管,这里使用在低功耗方面,当主板电源3V3断开时,用外接VBAT供电,这样系统状态不会丢失,主板电源开启的时候,一些RTC类似的东西还在,寄存器东西不会丢失
在不同额定工作电流下,正向压降不一样
PCB走线延时
在PCB设计中,实际布线长度决定了信号的传播时间。如果过孔多、元器件引脚多,或者网络上设置的约束多,将导致延时增大。
以T表示信号上升时间,Tpd表示信号线传播延时,若T>4Tpd,信号落在安全区域;若2Tpd<T≤4Tpd,信号将落在不确定区域;若T≤2Tpd,信号将落在问题区域。
主要是接收端的反射信号会到达驱动端。
(这一部分还需要再学习)
等长规范
SD/TF卡布线要点
SD/TF:
- 电源引脚加滤波电容,先大后小
- 先经过ESD静电释放器件再到卡引脚
- SD卡单端控50欧姆阻抗
- 所有信号走在同一层,与高频信号隔开,最好单根包地,空间紧张就整组包地,且要有完整的参考平面。
- SD卡时钟信号与其他间距20mil左右,最好包地
- 组内数据线不要相差太大,需要控制400mil以内,走线总长度不要太长尽量控制在12.5 inch之内
- 组内数据线不要相差太大,需要控制400mil以内,走线总长度不要太长尽量控制在12.5 inch之内
在下图的地线,最好间隔150mil-200mil打一个地过孔
SIM卡:
- 整组走线最好在内层。
- clk时钟线务必包地,保证3W原则,不可跨电源平面
SDRAM布局
- 当中间无排阻时: 600-800 mil
- 当中间有排阻时: 800-1000 mil
- 控50欧姆阻抗(具体控制在下一篇)
- 信号线的间距满足3W原则,数据线、地址(控制)线、时钟线之间的距离保持20mil以上或至少3W
- 走线之间加一根地线进行隔离,地线宽度推荐为15-30mil
DC电源布局
多路开关电源的电感应该垂直放置
USB模块
USB3.0中两根用来接收,两根用来发送,还有一根是地。
USB2.0:480Mbps
USB3.0:5Gbps
Type-c:10Gbps
USB2.0接口布局:
- 串接阻容、ESD器件靠近USB接口
- 尽量使差分线路最短,以缩短差分线距离
- USB要走差分,阻抗控制为90欧姆,并包地处理,总长度最好不要超过1800mil.
- 差分走线尽量减少换层过孔,过孔会造成线路阻抗的不连续,在每次打孔换层的地方
加一对回流地过孔,用于信号回流换层。 - 差分对不匹配的情况作出补偿,使其线长匹配,长度差通常控制在5mil以内
USB3.0接口布局:(相比2.0补充)
- 差分对间信号之间采用紧耦合模式,即走线之间的间距小于走线的宽度,这样能够提高差分信号抗外界噪声干扰的能力
Type-c:
- Type-Ce 有RX/TX1-2四组差分信号,两组D+/D-差分信号 ,一共六对差分线
- CC1/CC2是两个关键引脚,作用很多:探测连接,区分正反面,区分DFP和UFP,也就是主从配置Vbus,走线时面要加粗处理
- 控90欧姆差分
内电层分割
内电层可以有多种电源,像图中,利用线条,重建内电层可以分割出两块,这样可以一块铺5v,一块3V3
电源布线打孔
电源输入输出需要换层打孔时,输入应该打在滤波电容的前面,输出打在滤波电容的后面
希望滤波电容将过孔的不利影响消除。
晶振
晶振下面不要铺铜,也不要走线,同时,要注意差分走线,还要包地处理,这里包里没有包完全,应该一直包到芯片时钟引脚附近。
下图中就应该按照浅蓝色的走线方式,走类差分
像下面这样:
像之前的SDRAM,啥的都要注意能满足3w最好,不行就2w
嘉立创,快捷键:alt+m:工具-测量距离
铺铜载流计算
载流计算都是以铜皮在窄处进行计算,所以这些过孔放置的使得铜皮一些地方很窄
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