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双面板设计的一套经验规则-笔记

article 2024/11/28 12:46:27

过大的分布电感导致信号地干扰也就是地弹(专业名词)
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还有就是输出瞬态电流导致的地弹

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图中可以看到最高 0.5V 的信号地干扰，这只是单一块开发板的测试结果。如果接上外围电路，甚至面包板电路可以想象噪声水平可能会更高。

双面电路板经验规则

下面来看看这几条规则是什么样的

1线宽设置

信号线 6 mil(0.15mm)
电源线 20 mil(0.5mm)
过孔钻孔直径 13 mil(0.33mm)

大家都会觉得走线太细了！！！其实不然从下面工具可以看出
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直流电阻不到 0.1 可承受差不多 1A 的直流 ~

一般电路板信号走线的电阻怎么也不会超过 1Ω。 1 GHz 以下的应用中，这点损耗完全可以忽略，对于常见的 1.6 毫米(62mils) 双面板 6 mils走线的特征阻抗差不多150Ω。只要信号线不用输出到板外。

再来看电源走线的宽度1oz，20 mils宽的走线可承受 2.4A 直流。
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温度从22度上升到42度 1,000 mils 长电阻才0.02 Q。

2层设置

底层为完整地平面顶层放置元件、走信号和电源线。
每条信号线下方都有连续的回流路径所以底层越完整越好。

3分散布局

避免走线集中聚在一起。
信号线间留足够空间，以减小串扰。

4 回流路径

尽量避免在地层走线，保证地平面完整性。
添加回流路径。
已需要在底层走线则必须尽量短。
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PS：顶层，底层，或者说任意一层铺铜都需要考虑铺铜宽度和长度的关系。铺铜，形成信号包地是最优解，但注意平行信号线中间夹的铜皮必须良好与大平面地相连，也就是每隔一段距离打一个地过孔与其他层的地相连，以减小地阻抗，这样的铺铜才有意义，否则就别铺。

5去耦电容

靠近 IC 电源管脚放置去耦电容。通常用一个 22uF 的MLCC电容。
使连线尽量短而且宽，以减少分布电感。

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比容量更重要的是要减少电源管脚与电容之间的电感，有时候需要多个电容并联。

6输入输出地

为每个IO口配备地线。
给每个数字信号线，都安排一个地的针脚。

7过时的规则

不要使用大小不同的电容并联来做去耦电容。
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有空间放置三个电容，不如放置三个容量相同的MLCC 电容。

PS：对于这个建议不太认同
电容在不同大小封装和不同大小容值的的情况下，他的谐振频率也不一样。
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3个容量一样的电容搭配，叫做“V型滤波”，因为频率特性就呈现一个V字，此时，要注意电路频率范围，必须保证你的滤波电容要时刻呈现容性。
3个容量不同的电容搭配，滤波频率响应更宽更好，但是不同容量的电容会形成反谐振，所以推荐电容之间大小要相差两个数量级。但即使这样反谐振仍然不会消失，必须防止噪声频率落在反谐振点上。
总之各有各的好处，但关键是一定对电路的噪声频率有个大致的预估。盲目的搭配电容可能反而恶化噪声。