实验室新生成长指南[2.3.5] · Layout基础之摆放

欢迎进入《实验室新生成长指南》第三章:《Layout》

本篇是《实验室新生成长指南》第二章第三节第五篇:《Layout基础之摆放》

整个2·3节将帮助新手快速建立电路系统Layout的一些基本知识储备和实战技巧。

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[2.3.5] · Layout基础之摆放

器件的摆放?难道不是放得下就行么? ——一个即将被辞退的工程师

原理图作为一种抽象的符号,我们甚至可以为了美观和可读性,大量使用label、总线等符号。

但是实际的电路板,因为现实中的元器件总是有一定的工作特性、三维体积、能量泄露(电磁辐射,热辐射),包括连线和实际生产的限制性,我们需要对元器件的布局进行优化。

一、噪声与干扰

1、器件与信号的分类

总结一下有这么三种:

  1. 工作时产生大量噪声
    • 开关电源
    • 数字电路
    • 晶振
  2. 对电源噪声、信号噪声有一定的容错能力
    • 电源IC的非敏感信号引脚,例如:PH,BOOT,VCC,VOUT
    • 数字电路
    • AD/DA等数模混合芯片的数字部分
  3. 对信号和电源质量极其敏感
    • 电源IC的敏感信号引脚,例如:EN/FB/COMP
    • 运放等模拟电路
    • 高阻抗引脚
    • AD/DA等数模混合芯片的模拟部分

2、应对措施

想象一下你的室友是个天天语音打游戏到凌晨的憨批,你能睡好觉么?解决办法一般就是换个室友、买个耳罩。放在器件身上也是如此。

那么怎么办呢?

  1. 更换方案(氪金,一定可以变得更强)
    • 更换更加安静的开关电源或者使用屏蔽性能更好的电感
    • 更换鲁棒性更强的芯片与拓扑
  2. 为信号选择合适的上下拉电阻
    • 根据速率、IO驱动能力和实际工作环境,选择合适的上下拉电阻
  3. 信号隔离
    • 屏蔽罩
    • 信号间用地/电源进行隔离
    • 敏感器件远离辐射发射器件(例如开关电源的电感)
    • 3W原则
    • 20H原则
  4. 注意“地”
    • 注意高速数字信号的返回路径阻抗最小且不流经敏感信号
    • 注意地平面的分割与完整性
    • 模拟地与数字地

二、散热与隔热

  • 电解电容和其他温度敏感元件远离发热源
  • 为大量发热元件准备散热片、散热焊盘等帮助散热
  • 散热片的安装方向要便于空气流动,可以利用烟囱效应和风扇的风道
  • 发热源周围要有比较大的空间帮助空气流通
  • 必要时使用风扇进行主动散热

三、绝缘

  • 高压电解的塑料皮要认为“他不存在且与金属外壳负极短接”
  • 变压器磁芯认为是导电的
  • 布线时注意最小安全间距,与具体工作环境有关
  • 调试时,先断电,再对大电解放电后才能进行操作
  • 注意仪器的输入耐压
  • 裸露的带电体应该在不容易解除到的地方
  • 如有必要,可以对PCB进行割槽

四、维护性

  • I/O接口放在板侧,且易于插拔
  • I/O接口要有醒目的丝印标注电源正负与信号名称
  • 接插件的选择要考虑易于插拔和防反接。
  • 实验前期可能经常烧坏的器件可以与旁边的器件尽量拉开距离方便维修和更换

了起

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