多层线路板设计
上传时间: 2014-12-24
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【摘要】本文结合作者多年的印制板设计经验,着重印制板的电气性能,从印制板稳定性、可靠性方面,来讨论多层印制板设计的基本要求。【关键词】印制电路板;表面贴装器件;高密度互连;通孔【Key words】Printed Circuit Board;Surface Mounting Device;High Density Interface;Via一.概述印制板(PCB-Printed Circuit Board)也叫印制电路板、印刷电路板。多层印制板,就是指两层以上的印制板,它是由几层绝缘基板上的连接导线和装配焊接电子元件用的焊盘组成,既具有导通各层线路,又具有相互间绝缘的作用。随着SMT(表面安装技术)的不断发展,以及新一代SMD(表面安装器件)的不断推出,如QFP、QFN、CSP、BGA(特别是MBGA),使电子产品更加智能化、小型化,因而推动了PCB工业技术的重大改革和进步。自1991年IBM公司首先成功开发出高密度多层板(SLC)以来,各国各大集团也相继开发出各种各样的高密度互连(HDI)微孔板。这些加工技术的迅猛发展,促使了PCB的设计已逐渐向多层、高密度布线的方向发展。多层印制板以其设计灵活、稳定可靠的电气性能和优越的经济性能,现已广泛应用于电子产品的生产制造中。下面,作者以多年设计印制板的经验,着重印制板的电气性能,结合工艺要求,从印制板稳定性、可靠性方面,来谈谈多层制板设计的基本要领。
上传时间: 2013-11-19
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PCB 布线原则连线精简原则连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,例如蛇行走线等。安全载流原则铜线的宽度应以自己所能承载的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜铂厚度)、允许温升等,下表给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系(军品标准),可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的考虑。印制导线最大允许工作电流(导线厚50um,允许温升10℃)导线宽度(Mil) 导线电流(A) 其中:K 为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048;T 为最大温升,单位为℃;A 为覆铜线的截面积,单位为mil(不是mm,注意);I 为允许的最大电流,单位是A。电磁抗干扰原则电磁抗干扰原则涉及的知识点比较多,例如铜膜线的拐弯处应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能)双面板两面的导线应互相垂直、斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,减小寄生耦合等。一、 通常一个电子系统中有各种不同的地线,如数字地、逻辑地、系统地、机壳地等,地线的设计原则如下:1、 正确的单点和多点接地在低频电路中,信号的工作频率小于1MHZ,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHZ 时,如果采用一点接地,其地线的长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。2、 数字地与模拟地分开若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应尽量使它们分开。一般数字电路的抗干扰能力比较强,例如TTL 电路的噪声容限为0.4~0.6V,CMOS 电路的噪声容限为电源电压的0.3~0.45 倍,而模拟电路只要有很小的噪声就足以使其工作不正常,所以这两类电路应该分开布局布线。3、 接地线应尽量加粗若接地线用很细的线条,则接地电位会随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在2~3mm 以上。4、 接地线构成闭环路只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成环路大多能提高抗噪声能力。因为环形地线可以减小接地电阻,从而减小接地电位差。二、 配置退藕电容PCB 设计的常规做法之一是在印刷板的各个关键部位配置适当的退藕电容,退藕电容的一般配置原则是:?电电源的输入端跨½10~100uf的的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采Ó100uf以以上的电解电容器抗干扰效果会更好¡���?原原则上每个集成电路芯片都应布置一¸0.01uf~`0.1uf的的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可Ã4~8个个芯片布置一¸1~10uf的的钽电容(最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用钽电容或聚碳酸酝电容)。���?对对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,ÈRA、¡ROM存存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容¡���?电电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线¡三¡过过孔设¼在高ËPCB设设计中,看似简单的过孔也往往会给电路的设计带来很大的负面效应,为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到£���?从从成本和信号质量两方面来考虑,选择合理尺寸的过孔大小。例如¶6- 10层层的内存模¿PCB设设计来说,选Ó10/20mi((钻¿焊焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使Ó8/18Mil的的过孔。在目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了(当孔的深度超过钻孔直径µ6倍倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜);对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗¡���?使使用较薄µPCB板板有利于减小过孔的两种寄生参数¡���? PCB板板上的信号走线尽量不换层,即尽量不要使用不必要的过孔¡���?电电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好¡���?在在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以ÔPCB板板上大量放置一些多余的接地过孔¡四¡降降低噪声与电磁干扰的一些经Ñ?能能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地方¡?可可用串一个电阻的方法,降低控制电路上下沿跳变速率¡?尽尽量为继电器等提供某种形式的阻尼,ÈRC设设置电流阻尼¡?使使用满足系统要求的最低频率时钟¡?时时钟应尽量靠近到用该时钟的器件,石英晶体振荡器的外壳要接地¡?用用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短¡?石石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线¡?时时钟、总线、片选信号要远ÀI/O线线和接插件¡?时时钟线垂直ÓI/O线线比平行ÓI/O线线干扰小¡? I/O驱驱动电路尽量靠½PCB板板边,让其尽快离¿PC。。对进ÈPCB的的信号要加滤波,从高噪声区来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射¡? MCU无无用端要接高,或接地,或定义成输出端,集成电路上该接电源、地的端都要接,不要悬空¡?闲闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端¡?印印制板尽量使Ó45折折线而不Ó90折折线布线,以减小高频信号对外的发射与耦合¡?印印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件呀距离再远一些¡?单单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗¡?模模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线,特别是时钟¡?对¶A/D类类器件,数字部分与模拟部分不要交叉¡?元元件引脚尽量短,去藕电容引脚尽量短¡?关关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地,高速线要短要直¡?对对噪声敏感的线不要与大电流,高速开关线并行¡?弱弱信号电路,低频电路周围不要形成电流环路¡?任任何信号都不要形成环路,如不可避免,让环路区尽量小¡?每每个集成电路有一个去藕电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容¡?用用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容做电路充放电储能电容,使用管状电容时,外壳要接地¡?对对干扰十分敏感的信号线要设置包地,可以有效地抑制串扰¡?信信号在印刷板上传输,其延迟时间不应大于所有器件的标称延迟时间¡环境效应原Ô要注意所应用的环境,例如在一个振动或者其他容易使板子变形的环境中采用过细的铜膜导线很容易起皮拉断等¡安全工作原Ô要保证安全工作,例如要保证两线最小间距要承受所加电压峰值,高压线应圆滑,不得有尖锐的倒角,否则容易造成板路击穿等。组装方便、规范原则走线设计要考虑组装是否方便,例如印制板上有大面积地线和电源线区时(面积超¹500平平方毫米),应局部开窗口以方便腐蚀等。此外还要考虑组装规范设计,例如元件的焊接点用焊盘来表示,这些焊盘(包括过孔)均会自动不上阻焊油,但是如用填充块当表贴焊盘或用线段当金手指插头,而又不做特别处理,(在阻焊层画出无阻焊油的区域),阻焊油将掩盖这些焊盘和金手指,容易造成误解性错误£SMD器器件的引脚与大面积覆铜连接时,要进行热隔离处理,一般是做一¸Track到到铜箔,以防止受热不均造成的应力集Ö而导致虚焊£PCB上上如果有¦12或或方Ð12mm以以上的过孔时,必须做一个孔盖,以防止焊锡流出等。经济原则遵循该原则要求设计者要对加工,组装的工艺有足够的认识和了解,例È5mil的的线做腐蚀要±8mil难难,所以价格要高,过孔越小越贵等热效应原则在印制板设计时可考虑用以下几种方法:均匀分布热负载、给零件装散热器,局部或全局强迫风冷。从有利于散热的角度出发,印制板最好是直立安装,板与板的距离一般不应小Ó2c,,而且器件在印制板上的排列方式应遵循一定的规则£同一印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集³电路、电解电容等)放在冷却气流的最上(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却Æ流最下。在水平方向上,大功率器件尽量靠近印刷板的边沿布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印刷板上方布置£以便减少这些器件在工作时对其他器件温度的影响。对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的µ部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局¡设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动的路径,合理配置器件或印制电路板。采用合理的器件排列方式,可以有效地降低印制电路的温升。此外通过降额使用,做等温处理等方法也是热设计中经常使用的手段¡
上传时间: 2013-11-24
上传用户:气温达上千万的
磁芯电感器的谐波失真分析 摘 要:简述了改进铁氧体软磁材料比损耗系数和磁滞常数ηB,从而降低总谐波失真THD的历史过程,分析了诸多因数对谐波测量的影响,提出了磁心性能的调控方向。 关键词:比损耗系数, 磁滞常数ηB ,直流偏置特性DC-Bias,总谐波失真THD Analysis on THD of the fer rite co res u se d i n i nductancShi Yan Nanjing Finemag Technology Co. Ltd., Nanjing 210033 Abstract: Histrory of decreasing THD by improving the ratio loss coefficient and hysteresis constant of soft magnetic ferrite is briefly narrated. The effect of many factors which affect the harmonic wave testing is analysed. The way of improving the performance of ferrite cores is put forward. Key words: ratio loss coefficient,hysteresis constant,DC-Bias,THD 近年来,变压器生产厂家和软磁铁氧体生产厂家,在电感器和变压器产品的总谐波失真指标控制上,进行了深入的探讨和广泛的合作,逐步弄清了一些似是而非的问题。从工艺技术上采取了不少有效措施,促进了质量问题的迅速解决。本文将就此热门话题作一些粗浅探讨。 一、 历史回顾 总谐波失真(Total harmonic distortion) ,简称THD,并不是什么新的概念,早在几十年前的载波通信技术中就已有严格要求<1>。1978年邮电部公布的标准YD/Z17-78“载波用铁氧体罐形磁心”中,规定了高μQ材料制作的无中心柱配对罐形磁心详细的测试电路和方法。如图一电路所示,利用LC组成的150KHz低通滤波器在高电平输入的情况下测量磁心产生的非线性失真。这种相对比较的实用方法,专用于无中心柱配对罐形磁心的谐波衰耗测试。 这种磁心主要用于载波电报、电话设备的遥测振荡器和线路放大器系统,其非线性失真有很严格的要求。 图中 ZD —— QF867 型阻容式载频振荡器,输出阻抗 150Ω, Ld47 —— 47KHz 低通滤波器,阻抗 150Ω,阻带衰耗大于61dB, Lg88 ——并联高低通滤波器,阻抗 150Ω,三次谐波衰耗大于61dB Ld88 ——并联高低通滤波器,阻抗 150Ω,三次谐波衰耗大于61dB FD —— 30~50KHz 放大器, 阻抗 150Ω, 增益不小于 43 dB,三次谐波衰耗b3(0)≥91 dB, DP —— Qp373 选频电平表,输入高阻抗, L ——被测无心罐形磁心及线圈, C ——聚苯乙烯薄膜电容器CMO-100V-707APF±0.5%,二只。 测量时,所配用线圈应用丝包铜电磁线SQJ9×0.12(JB661-75)在直径为16.1mm的线架上绕制 120 匝, (线架为一格) , 其空心电感值为 318μH(误差1%) 被测磁心配对安装好后,先调节振荡器频率为 36.6~40KHz, 使输出电平值为+17.4 dB, 即选频表在 22′端子测得的主波电平 (P2)为+17.4 dB,然后在33′端子处测得输出的三次谐波电平(P3), 则三次谐波衰耗值为:b3(+2)= P2+S+ P3 式中:S 为放大器增益dB 从以往的资料引证, 就可以发现谐波失真的测量是一项很精细的工作,其中测量系统的高、低通滤波器,信号源和放大器本身的三次谐波衰耗控制很严,阻抗必须匹配,薄膜电容器的非线性也有相应要求。滤波器的电感全由不带任何磁介质的大空心线圈绕成,以保证本身的“洁净” ,不至于造成对磁心分选的误判。 为了满足多路通信整机的小型化和稳定性要求, 必须生产低损耗高稳定磁心。上世纪 70 年代初,1409 所和四机部、邮电部各厂,从工艺上改变了推板空气窑烧结,出窑后经真空罐冷却的落后方式,改用真空炉,并控制烧结、冷却气氛。技术上采用共沉淀法攻关试制出了μQ乘积 60 万和 100 万的低损耗高稳定材料,在此基础上,还实现了高μ7000~10000材料的突破,从而大大缩短了与国外企业的技术差异。当时正处于通信技术由FDM(频率划分调制)向PCM(脉冲编码调制) 转换时期, 日本人明石雅夫发表了μQ乘积125 万为 0.8×10 ,100KHz)的超优铁氧体材料<3>,其磁滞系数降为优铁
上传时间: 2014-12-24
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介绍了2H桥级联电路结构,研究和分析了用于多电平逆变器的三种不同的多载波PWM调制策略,并分析了逆变器侧输出电压频谱。在上述调制策略基础上结合多参考波调制方法,采用新型的多参考波和多载波的PWM技术,在Matlab/Simulink环境下构建了PWM调制模型。仿真结果与典型的多载波PWM策略结果的比较显示,新型的多载波控制方法能够小幅减小总谐波的失真率(THD),改善了输出电压频谱。
上传时间: 2014-12-24
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介绍了一种带后备电池的多路隔离输出开关电源,可用于大功率器件驱动电路的供电。在市电掉电的情况下,后备电池立即接入系统,保证多路输出开关电源的正常工作,提高整个驱动供电电源的可靠性。
上传时间: 2013-11-24
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多路输出开关电源交叉调整率
上传时间: 2013-10-31
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PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源,用于驱动一颗或者多颗串联LED。根据不同外部器件,芯片可以驱动高达数十瓦的LED。PT4115具有调光功能,通过DIM引脚实现模拟调光和宽范围PWM调光。当VDIM低于0.3V时,功率开关关断,芯片进入低功耗待机状态 主要技术参数 输入电压范围:6V to 40V 最大输出LED电流1.2A 5%的输出电流精度 高达97%的效率 极少的外部器件 复用DIM引脚进行LED开关、模拟调光和PWM调光 LED开路保护 LED过热保护 输出电流可调节 具有输入欠压保护功能 应用 低压LED射灯代替卤素灯 车载LED灯 LED备用灯 LED信号灯
上传时间: 2014-12-24
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反激式轉換器通常應用於具有多個輸出電壓並要求中低輸出功率的電源。配合采用一個反激式轉換器,多輸出僅增加極少的成本或復雜度––– 每個額外的輸出僅要求另一個變壓器繞組、整流器和輸出濾波電容器。
上传时间: 2013-11-22
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AL-XHZ系列消弧消谐及过电压保护装置 我公司研制出了XHZ消弧线圈及过电压保护装置,能将中性点非有效接地系统的相间、相地过电压限制在电网安全范围内,彻底解决了各种过电压对电网的威胁,提高了电网安全供电的可靠性。 1、装置动作速度快,能快速消除间歇性弧光及稳定性弧光接地故障,抑制孤光接地过电压,防止事故进一步扩大,降低线路的事故跳闸率。 2、能将系统的大气过电压和操作过电压限制到较低的电压水平,保证了电网及设备的绝缘安全。 3、能够快速、有效地消除系统的谐振过电压,防止长时间谐振过电压对系统绝缘破坏,防止谐振过电压对电网中装设的避雷器及小感性负载的损伤。 4、装置动作后,允许200A的电容电流连续通过至少2小时以上,用户可以完成转移负荷的倒闸操作之后再处理故障线路。 5、能够准确查找单相接地故障线路,对防止事故的进一步扩大,减轻运行和维护人员的工作量有重要的意义。 6、由于其限制过电压的机理与电网电流的大小无关,因而其保护性能不受电网运行方式的改变和电网扩大的影响。 7、本装置中的电压互感器可以向计量仪表和继电保护装置提供系统的电压信号,能够替代常规的PT柜。 8、能够测量系统的单相接地电容电流。 9、结构简单,体积小,安装、调试方便,适用范围广。 10、性价比,相对于消弧线圈系统而言,性价比较高。 11、选线功能,无论系统发生的是何种类型的接地故障,均能够对接地线路进行准确地选择。
上传时间: 2013-11-22
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