【硬件】一些设计规则

好久不见

        距上次更新，以有小半年了，去年九月份至今年三月。几个月却胜似沧海桑田，换了人间。原谅我个人的拖延，由于周遭杂事，加上没有更新的习惯，停更小半年。所幸这小半年也非一无所成，主要的一些成果在硬件体现的较多，当然遗憾也不少，仔细想来，仿佛自己一直被推着走。今年由于考研，估计不会勤更，趁着开学被迫在家线上的空闲，胡乱写点，想到哪到哪，后面慢慢补充

PCB设计规则

        目前而言，我还是很喜欢画板子的，因为通常情况下，画出一张好的PCB是经验积累的成果，受限于层次尚处于入门，只画些低频、小功率的板子，自娱自乐，纯粹的体力活。当然也积累了一些心得，一点经验。PCB的绘制规则，个人认为可以从以下三点：信号(SI)、功率(PI)、生产要求，为目的来组成。

信号

        一般进行电路分析时，我们惯于采用集总参数模型，即认为导线是纯粹理想的、无阻抗的，此时的电路符合基尔霍夫定律；现实中考虑PCB的导线，一般采用分布参数的思路，认为此时的导线符合均匀传输线理论。因此对于PCB上的导线，由于其属于典型的微带线/带状线，符合TEM波传输线特征，认为它与外界环境之间电场效应(等效为电容)、磁场效应(等效为电感)，相互影响，从而构成了对现实中的PCB导线等效模型，是将分布参数模型转化为集总参数模型，以方便分析的方法理论。

 

        这也就可以引出主要的几个设计规则：

        1、一般采用135度拐角，而非90度角甚至锐角的走线方式。是为了减少导线中阻抗的突变，导致的反射波，这将极大影响信号质量，因此需要避免阻抗的突变，一般采用135度拐角，高频下采用圆弧走线，圆弧走线的缺点是不便于密集布局下的布线，不便于后期调整布线。

        2、两层板中，避免顶层和底层的走线平行，甚至重合。类似的，对于敏感的信号线，避免其跨过两个地层。实际上两根导线倘若出现重合，二者间实际上形成了一个平板电容器，且由于重合面积较大，扩大电场对信号质量的影响，导致数字信号的电平上升时间变长。一般而言，数字地、模拟地、电源地会选择进行分割处理，这是由于数字信号一般为方波，存在大量的高频谐波，容易影响到相对敏感的模拟地，而信号线跨过地层时，实际上两个地层的电磁环境时不同的，这是信号线的特征阻抗发生突变，违背了原则1。

        3、数字地、功率地、模拟地等，一般为了防止相互干扰，会进行分割，二者之间需要一个共同的参考，因此无论如何都需要连在一起，而用什么连，就值得考究了。通常有以下三种器件：0欧姆电阻、磁珠、电感。0欧姆电阻相当于限流通路，宽频段抑制器，适用于多数情况的地层分割，直流下表现为0欧姆，它对各频道的突变信号都有抑制作用。磁珠相当于高频抑制器，直流情况下相当于导线，在特定频段(一般为高频)下，有极强的抑制作用，缺点是只对特定频段有抑制作用，如果对噪声源的频段没有预先了解，磁珠的作用就相当微弱了。电感多用于电源滤波，适用于大功率低频的场合。磁珠和电感有本质上的区别，电感是储能元件，而磁珠吸收的能量，会直接以热量形式散失。

        4、给焊盘加泪滴，除了生产要求外，还可以减少阻抗的突变，使得接近焊盘处的阻抗平滑变化，从而提高信号质量。

        5、去耦电容应尽可能靠近于元件引脚，以防止过长的导线带来的过大等效电感。这也是为什么去耦电容一般采用贴片型MLCC，因为其ESL相比引线式要小太多了。

        6、差分、蛇形走线是为了阻抗匹配，或者保持电平上升时间的一致性

         7、过孔对信号的影响有好有坏，对于信号线而言，应尽可能减少途中过孔数量，由于过孔的导电为内壁导电，其阻抗相对于表面铜线属于突变，对信号质量有影响。但对于地过孔，可对信号线或晶振进行包地屏蔽处理。

        8、对于类似一条线挂接多个设备的情况，一般要避免出现信号线的分叉，而是一条线走完所有点，即菊花链

                           

        9、

 

功率

        功率规则多数围绕足够大的过电流能力展开，

待续