电路板设计什么时候需要用到晶振：走进跃迁设计电路板需要哪些知识

小君 2022-11-12 23:15:55 131

电路板设计什么时候需要用到晶振：走进跃迁设计电路板需要哪些知识在进行电感选型时需要核对的电感参数有电感值、直流电阻、额定电流和自谐振频率（Q值最大的频率）电感在电路设计中的特性主要表现为：滤除高频谐波，通直流、阻交流；阻碍电流的变化，保持器件工作电流的稳定。陶瓷电容具有体积小、价格低和稳定性好的优点，广泛用于电源的高频滤波中，其容值较小，当需要大容值的电容时，需要考虑其他电容的类别。电容的去耦存在去耦半径的问题：容值与封装越小，其去耦半径越小。在PCB布局时，为保证小封装小电容对电源的有效去耦，电容应尽量靠近要去耦的电源引脚放置；容值与封装越大，其去耦半径越大，可以对较大区域的电源进行有效去耦，在大封装大容值的去耦电容布局时，可以同时管控多个电源引脚的去耦。2.电感相关知识：

PCB板就是PrintedCircuitBlock 即印制电路板，供电子组件安插，有线路的基版。通过使用印刷方式将镀铜的基版印上防蚀线路，并加以蚀刻冲洗出线路。电路板的工作原理相信大家都很了解：利用基板绝缘材料，将表面铜箔导电层隔离开，让电流能沿着提前设计好的路线中游走在各种元器件中，从而实现诸如做功、放大、衰减、调制、解调、编码等功能。

电路板设计什么时候需要用到晶振：走进跃迁设计电路板需要哪些知识(1)

1.电容相关知识：

铝电解电容的容量大，额定电压高，但适应工作温度环境较差，适合低频滤波的场合；

钽电容具有较好的温度特性，具有较小的ESR和ESL，高频滤波特性较好，但其承受冲击电流的能力不行，一般在设计中要降额50%以上使用；

陶瓷电容具有体积小、价格低和稳定性好的优点，广泛用于电源的高频滤波中，其容值较小，当需要大容值的电容时，需要考虑其他电容的类别。

电容的去耦存在去耦半径的问题：容值与封装越小，其去耦半径越小。在PCB布局时，为保证小封装小电容对电源的有效去耦，电容应尽量靠近要去耦的电源引脚放置；容值与封装越大，其去耦半径越大，可以对较大区域的电源进行有效去耦，在大封装大容值的去耦电容布局时，可以同时管控多个电源引脚的去耦。

2.电感相关知识：

电感在电路设计中的特性主要表现为：滤除高频谐波，通直流、阻交流；阻碍电流的变化，保持器件工作电流的稳定。

在进行电感选型时需要核对的电感参数有电感值、直流电阻、额定电流和自谐振频率（Q值最大的频率）

一般电感值越大，对应的直流电阻越大；电感值越大，对应的谐振频率越小；电感值越大，对应的额定电流越小。

3.磁珠相关知识：

磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰还具有吸收静电脉冲的能力.

磁珠在转折点频率以下，表现为电感性，反射噪声；在转折点频率以上，磁珠表现为电阻性，磁珠吸收噪声并转换为热能。

电感与磁珠的不同点：

（1）处理噪声的方式不同。电感和电容可以组成LC低通滤波电路，电容在电感和地之间构建一个低阻抗的路径，让高频噪声通过低阻抗路径将噪声导到地平面上。在LC低通滤波电路中，电感在处理噪声时，没有从根本上清除噪声；磁珠处理噪声的方式是在低频时，磁珠表现为感性，反射噪声，在高频时电阻特性为主要特性，磁珠中的电阻吸收高频噪声并转换为热能，能够从根本上消除噪声。

（2）自身是否产生危害的影响。电感与电容组成LC滤波电路时，因为LC都是储能元件，所以两者可能会产生自激，给电路带来影响；而磁珠是耗能元件，自身不会自激，不会给电路带来噪声的影响。

（3）滤波的频率范围不同。电感在不超过50MHz的低频段时，就有较好的滤波特性，频率再高时，滤波效果不好；而磁珠利用其呈现出来的电阻特性吸收高频噪声，滤波的频率范围要远大于磁珠。

（4）器件直流压降的不同。电感与磁珠都有直流电阻，同样级别的滤波器，磁珠的直流电阻要小于电感，磁珠的压降也就小于同级别电感的压降。

4.ESD

在进行PCB设计时，要考虑ESD的防护，在走线时应遵循横平竖直的走线方向，空间允许时走线应尽量加粗；在PCB的边缘不要布置对噪声敏感的信号，如时钟信号、复位信号等；当PCB由多层构成时，敏感走线尽可能要有良好的参考地平面；对于滤波器、光耦合器、弱信号走线，应尽可能加大走线之间的距离；长距离的走线需要进行滤波处理；根据ESD的防护，应适当增加屏蔽罩。

ESD对接口与保护可以遵循如下设计规则：

（1）一般电源防雷保护器件的顺序是压敏电阻、熔丝、抑制二极管、EMI滤波器、电感或共模电感，对于原理图缺失上面任意器件的则顺延布局。

（2）一般接口信号保护器件的顺序是ESD(TVS管)、隔离变压器、共模电感、电容和电阻，对于原理图缺失上面任意器件的则顺延布局。

（3）严格按照原理图的顺序进行“一字形”布局

（4）电平变换芯片要靠近连接器放置。

（5）易受ESD干扰的器件，如NMOS和CMOS器件等，应判断是否已尽量远离易受ESD干扰的区域（如单板的边缘）。

（6）浪涌抑制器件（TVS管、压敏电阻）对应的信号走线在表层应短且粗（一般距离在10mil以上）

（7）不同接口之间的走线要清晰，不要互相交叉，接口线到所连接的保护和滤波器件距离要尽量短，接口线必须经过保护或滤波器件再到信号接收芯片。

（8）接口器件的固定孔要接到保护地上，连接到机壳的定位孔、扳手要直接接到信号地。

（9）变压器、光耦合器等器件输入与输出信号的地要分开。

5.PCB散热处理

一些发热大的器件，一般会有专用的散热焊盘，要适当在散热焊盘上添加过孔，为利于散热，散热用的过孔都要做阻焊开窗处理。

6.PCB板框

无论是布局、布线还是内层平面的敷铜处理，相对板框都要内缩一定距离，内缩的尺寸可以依据设计的要求进行选择，如无特殊说明，敷铜时相对板框内缩0.5mm即可。

四层板设计，若中间两层为电源层和地层，要设置内缩，从而减少电磁辐射。

在实际的PCB设计中，走线主要有两种模型：微带线和带状线。微带线是走在电路板顶层或者底层的信号线，带状线是走在电路板内层的信号线。

蛇形线会破环信号质量，改变传输延时，因此布线时要尽量避免使用。但在实际设计中，为了保证信号有足够的保持时间，或为了减少同组信号之间的时间偏移，往往不得不故意进行绕线。信号在蛇形线上传输时，相互平行的线段之间会发生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，则耦合程度也越大，可能会导致传输延时减小，以及由于串扰而大大降低信号的质量。

关于处理蛇形线时的几点建议：

（1）尽量增加平行线段的距离（S），至少大于3H，H指信号走线到参考平面的距离。通俗地说就是绕大弯走线，只要S足够大，就几乎能完全避免相互的耦合效应。

（2）减小耦合长度Lp，当两倍的Lp延时接近或超过信号上升时间时，产生的串扰将达到饱和。

（3）带状线或埋式微带线的蛇形线引起的信号传输延时小于微带线。理论上，带状线不会因为差模串扰影响传输速率。

（4）高速及对时序要求较为严格的信号线，尽量不要走蛇形线，尤其不能在小范围内蜿蜒走线。

（5）在空间允许的情况下，可以采用任意角度的蛇形走线，能有效减少相互间的耦合。

（6）高速PCB设计中，蛇形线没有所谓滤波或抗干扰的能力，只可能降低信号质量，因此只做时序匹配之用而无其他目的

（7）有时可以考虑螺旋走线的方式进行绕线，仿真表明，其效果要优于正常的蛇形走线。

（8）蛇形走线的转角采用45°转角或圆形转角。

在最基本的PCB电路板上，零件基本集中在一侧，导线集中在另一侧。由于导线只出现在一侧，这种PCB被称为单面板。多层板，多层有导线，必须在两层之间有适当的电路连接。电路之间的桥梁叫作导孔（via）。电路板的基本设计过程可分为以下四个步骤：

（1）电路原理图的设计---电路原理图的设计主要是利用ProtelDXP的原理图编辑器来绘制原理图。

（2）生成网络报表——网络报表：显示电路原理与电路中各个元器件之间的连接关系。它是电路原理图设计和电路板设计之间的桥梁和纽带。通过电路原理图的网络报表，可以快速找到元件之间的连接，为以后的PCB设计提供方便。