手把手教你:如何讓你的PCB設計更優秀
很(hen)多(duo)人都覺(jue)得PCB Layout的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)是(shi)很(hen)枯燥無聊的(de)(de)(de)(de)(de)(de),每天對著(zhu)板(ban)子成千上萬條(tiao)走線(xian)(xian),各(ge)種(zhong)各(ge)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)封裝,重(zhong)復著(zhu)拉線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)。但(dan)是(shi)設(she)計(ji)人員要(yao)在各(ge)種(zhong)設(she)計(ji)規(gui)則之間做取舍,兼顧性(xing)能,成本,工藝等(deng)各(ge)個方面(mian),又要(yao)注(zhu)意到板(ban)子布局的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)理(li)整齊,并沒(mei)有看上去的(de)(de)(de)(de)(de)(de)那么簡單,需要(yao)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)智慧(hui)。下面(mian)我們就來說(shuo)說(shuo)在設(she)計(ji)時養(yang)成一(yi)些好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)習慣,會讓你的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)更合(he)理(li),生(sheng)產更容易,性(xing)能更好。
(一) 畫好原理圖
很多工程師都(dou)(dou)(dou)覺得layout工作更(geng)重要一(yi)(yi)(yi)些,原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)圖(tu)就是為(wei)了生成網表方便PCB做(zuo)檢查用的(de)(de)。其實,在后(hou)續電(dian)路(lu)(lu)調試(shi)過程中(zhong)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)圖(tu)的(de)(de)作用會(hui)更(geng)大一(yi)(yi)(yi)些。無論(lun)(lun)是查找問題還是和同(tong)事交流(liu),還是原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)圖(tu)更(geng)直觀(guan)更(geng)方便。另外養成在原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)圖(tu)中(zhong)做(zuo)標(biao)注的(de)(de)習慣,把各部分(fen)電(dian)路(lu)(lu)在layout的(de)(de)時候要注意到的(de)(de)問題標(biao)注在原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)圖(tu)上,對自己(ji)或(huo)者(zhe)對別人(ren)都(dou)(dou)(dou)是一(yi)(yi)(yi)個很好的(de)(de)提醒。層次(ci)化原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)圖(tu),把不(bu)同(tong)功能(neng)不(bu)同(tong)模塊的(de)(de)電(dian)路(lu)(lu)分(fen)成不(bu)同(tong)的(de)(de)頁,這樣無論(lun)(lun)是讀圖(tu)還是以后(hou)重復使用都(dou)(dou)(dou)能(neng)明顯(xian)的(de)(de)減少工作量。使用成熟的(de)(de)設計(ji)總(zong)是要比設計(ji)新(xin)電(dian)路(lu)(lu)的(de)(de)風險小。每(mei)次(ci)看(kan)到把所有電(dian)路(lu)(lu)都(dou)(dou)(dou)放在一(yi)(yi)(yi)張圖(tu)紙上,一(yi)(yi)(yi)片密密麻麻的(de)(de)器件,腦袋就能(neng)大一(yi)(yi)(yi)圈(quan)。
(二) 好(hao)好(hao)進行電路布局
心(xin)急的(de)(de)(de)工程(cheng)師畫完原(yuan)理(li)圖,把網(wang)表(biao)導(dao)入PCB后(hou)就迫不(bu)(bu)及(ji)待的(de)(de)(de)把器件(jian)(jian)(jian)放好,開(kai)(kai)始(shi)拉線(xian)(xian)。其實(shi)一(yi)(yi)個(ge)好的(de)(de)(de)PCB布局能讓你后(hou)面的(de)(de)(de)拉線(xian)(xian)工作(zuo)變(bian)得(de)簡單,讓你的(de)(de)(de)PCB工作(zuo)的(de)(de)(de)更好。每一(yi)(yi)塊(kuai)板子(zi)都(dou)會有一(yi)(yi)個(ge)信(xin)號(hao)路徑,PCB布局也(ye)應(ying)該盡量遵循這(zhe)個(ge)信(xin)號(hao)路徑,讓信(xin)號(hao)在(zai)板子(zi)上可(ke)以(yi)順(shun)暢的(de)(de)(de)傳輸,人們都(dou)不(bu)(bu)喜歡(huan)走迷宮(gong),信(xin)號(hao)也(ye)一(yi)(yi)樣。如果原(yuan)理(li)圖是按照模(mo)(mo)塊(kuai)設計的(de)(de)(de),PCB也(ye)一(yi)(yi)樣可(ke)以(yi)。按照不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)功能模(mo)(mo)塊(kuai)可(ke)以(yi)把板子(zi)劃分為若干(gan)區域。模(mo)(mo)擬數(shu)字分開(kai)(kai),電(dian)源信(xin)號(hao)分開(kai)(kai),發熱(re)器件(jian)(jian)(jian)和易感器件(jian)(jian)(jian)分開(kai)(kai),體積(ji)較大(da)的(de)(de)(de)器件(jian)(jian)(jian)不(bu)(bu)要(yao)太靠近板邊,注意(yi)射頻信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)屏蔽等等……多(duo)(duo)花(hua)一(yi)(yi)分的(de)(de)(de)時(shi)間去優化PCB的(de)(de)(de)布局,就能在(zai)拉線(xian)(xian)的(de)(de)(de)時(shi)候節省更多(duo)(duo)的(de)(de)(de)時(shi)間。
(三) 學會設置(zhi)規則
其實現(xian)在(zai)不光高級的(de)PCB設(she)計(ji)軟(ruan)件需要設(she)置(zhi)(zhi)(zhi)布線規(gui)則,一些(xie)簡單易用的(de)PCB工(gong)(gong)具(ju)同樣可以進行規(gui)則設(she)置(zhi)(zhi)(zhi)。人(ren)腦(nao)畢(bi)竟不是機器,那就難免會有疏忽有失誤。所以把一些(xie)容(rong)易忽略的(de)問題(ti)設(she)置(zhi)(zhi)(zhi)到規(gui)則里面(mian),讓電腦(nao)幫助我(wo)們檢(jian)查,盡量避免犯一些(xie)低級錯誤。另外,完善的(de)規(gui)則設(she)置(zhi)(zhi)(zhi)能更好的(de)規(gui)范后(hou)面(mian)的(de)工(gong)(gong)作。所謂磨刀不誤砍柴工(gong)(gong),板子的(de)規(gui)模(mo)越復雜規(gui)則設(she)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)重要性越突出。現(xian)在(zai)很多EDA工(gong)(gong)具(ju)都(dou)有自(zi)動布線功能,如果規(gui)則設(she)置(zhi)(zhi)(zhi)足夠詳細,讓工(gong)(gong)具(ju)自(zi)己(ji)幫你(ni)(ni)去(qu)設(she)計(ji),你(ni)(ni)在(zai)一旁喝(he)杯咖(ka)啡,不是更愜意的(de)事(shi)情嗎?
(四) 為(wei)別人(ren)考慮的越(yue)(yue)多,自(zi)己(ji)的工(gong)作越(yue)(yue)少
在進行PCB設(she)(she)計的(de)(de)(de)時(shi)候(hou)(hou)(hou),盡量(liang)多(duo)(duo)考(kao)慮一些(xie)最終使用(yong)者的(de)(de)(de)需求。比如(ru),如(ru)果(guo)設(she)(she)計的(de)(de)(de)是(shi)(shi)一塊(kuai)開發(fa)板(ban),那么在進行PCB設(she)(she)計的(de)(de)(de)時(shi)候(hou)(hou)(hou)就要考(kao)慮放置更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)絲(si)印信息,這樣在使用(yong)的(de)(de)(de)時(shi)候(hou)(hou)(hou)會更(geng)方(fang)便,不用(yong)來回的(de)(de)(de)查找(zhao)原理(li)圖或者找(zhao)設(she)(she)計人員支持(chi)了(le)。如(ru)果(guo)設(she)(she)計的(de)(de)(de)是(shi)(shi)一個量(liang)產產品,那么就要更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)考(kao)慮到生(sheng)產線(xian)上會遇到的(de)(de)(de)問(wen)題(ti),同類(lei)型的(de)(de)(de)器件盡量(liang)方(fang)向一致,器件間距是(shi)(shi)否(fou)合(he)適(shi),板(ban)子(zi)的(de)(de)(de)工(gong)藝邊寬度等等。這些(xie)問(wen)題(ti)考(kao)慮的(de)(de)(de)越早(zao),越不會影響后面的(de)(de)(de)設(she)(she)計,也可(ke)以減少后面支持(chi)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)量(liang)和改板(ban)的(de)(de)(de)次數(shu)。看上去開始設(she)(she)計上用(yong)的(de)(de)(de)時(shi)間增(zeng)加了(le),實際上是(shi)(shi)減少了(le)自己后續的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)量(liang)。在板(ban)子(zi)空(kong)間信號(hao)允許的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),盡量(liang)放置更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)測試點(dian),提(ti)(ti)高板(ban)子(zi)的(de)(de)(de)可(ke)測性(xing),這樣在后續調(diao)試階段同樣能節省更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)時(shi)間,給發(fa)現問(wen)題(ti)提(ti)(ti)供更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)思路。
(五) 細節決定成敗(bai)
PCB設(she)計(ji)是一(yi)個細致(zhi)的(de)工(gong)作,需要的(de)就(jiu)是細心和耐心。剛(gang)開始做設(she)計(ji)的(de)新手經常(chang)犯的(de)錯(cuo)誤(wu)(wu)就(jiu)是一(yi)些細節錯(cuo)誤(wu)(wu)。器件(jian)管腳弄錯(cuo)了(le),器件(jian)封(feng)(feng)裝(zhuang)用錯(cuo)了(le),管腳順(shun)序畫反了(le)等等,有些可以通過飛線(xian)來解決(jue),有些可能就(jiu)讓一(yi)塊板子(zi)直接變成了(le)廢(fei)品。畫封(feng)(feng)裝(zhuang)的(de)時候多(duo)檢(jian)查(cha)一(yi)遍,投板之前把封(feng)(feng)裝(zhuang)打(da)印出來和實際(ji)器件(jian)比一(yi)下,多(duo)看一(yi)眼,多(duo)檢(jian)查(cha)一(yi)遍不(bu)是強迫癥,只是讓這些容(rong)易犯的(de)低級錯(cuo)誤(wu)(wu)盡量避免。否則(ze)設(she)計(ji)的(de)再好看的(de)板子(zi),上面布滿飛線(xian),也(ye)就(jiu)遠談不(bu)上優秀(xiu)了(le)。
(六) 嘗試著去做仿真
仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)往往是(shi)(shi)(shi)PCB設(she)計(ji)工程(cheng)師不(bu)愿意(yi)去(qu)碰的(de)(de)(de)(de)東西。也許(xu)有人會說,即使我(wo)仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)了,實際制作(zuo)出來的(de)(de)(de)(de)PCB和(he)仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)結果(guo)還(huan)是(shi)(shi)(shi)會有區(qu)別,那我(wo)還(huan)去(qu)浪費時間做仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)干嘛?我(wo)不(bu)仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)做出來的(de)(de)(de)(de)板子不(bu)是(shi)(shi)(shi)一(yi)樣工作(zuo)的(de)(de)(de)(de)好好的(de)(de)(de)(de)?對這種(zhong)想(xiang)法(fa)很無(wu)奈(nai)。一(yi)兩(liang)次設(she)計(ji)沒有問(wen)題(ti),不(bu)代表(biao)以(yi)后不(bu)會出問(wen)題(ti)。雖然仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)結果(guo)和(he)實際結果(guo)有差異,但仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)能(neng)表(biao)現出正確的(de)(de)(de)(de)變化趨勢(shi),根(gen)據趨勢(shi)我(wo)們(men)能(neng)做出自(zi)己(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)判(pan)斷。剛(gang)開始可能(neng)會有困難(nan),對仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)參數仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)模型一(yi)頭霧水,這都(dou)是(shi)(shi)(shi)很正常的(de)(de)(de)(de)。只要(yao)開始,慢慢去(qu)做,慢慢去(qu)積累,就(jiu)會讓你體會到仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)性(xing)。在板子完成之前提前判(pan)斷出容易出問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)位置,提前解決(jue)它,避免問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)發生。仿(fang)(fang)(fang)(fang)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)做的(de)(de)(de)(de)多了,就(jiu)會從根(gen)本上弄明白問(wen)題(ti)產生的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因,對自(zi)己(ji)(ji)設(she)計(ji)能(neng)力的(de)(de)(de)(de)提高也會有很大幫(bang)助。
大(da)家在(zai)實際(ji)的(de)(de)工作中,如果能注(zhu)意到(dao)上面(mian)提(ti)到(dao)的(de)(de)幾個問題,在(zai)工作中養(yang)成一個良好的(de)(de)工作習慣,相信伴隨著(zhu)個人能力的(de)(de)逐漸提(ti)高(gao),會完成更(geng)多更(geng)優秀的(de)(de)設(she)計。
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