实测Altium Designer 23.5版本的我,踩过因电源层分割导致整板短路 的雷区,趟过了差分对等长绕线把DDR3走成死线的大坑。
项目启动阶段先做这3步防返工
要是拿到了原理图,可别着急着去画封装。先的第一步,得先全都把元件封装库给调出来,然后再对照着物料清单,一个一个地去核对焊盘尺寸。关键参数的最优推荐值是,那些阻容件的焊盘宽度要比引脚直径大0.3mm,要是太小的话,贴片机的吸嘴就会吸偏,而要是太大的话,又容易出现虚焊的情况。我曾遇到过一个项目, 0603电阻的焊盘用了0805的封装,结果打样回来之后,焊盘直接就连锡短路了,导致整批板子都报废了。
这里新手常见的报错是,封装尺寸不匹配,贴片之后元件会立碑或者出现偏移。核心原因在于,封装库来源杂乱,有的人是从官网下载的,有的人使用的是第三方库,焊盘尺寸的标准并不统一。快速解决的办法为,建立一个专用的公司库,所有的封装都按照IPC – 7351标准手动进行复核,焊盘长度要统一设置为引脚的宽度加上0.5mm,宽度要设为引脚宽加上0.3mm。
第二步呢,要在原理图里给电源网络添加明晰的标签。实操方案对比,存在这样的情况,有些人使用网络标号“VCC…3V3”,而有些人使用“+3.3V”。这里建议统一采用“3V3_DVDD”如此带有电压值以及功能域的命名方式,不要运用纯数字或者模糊不清的词汇。在低功耗物联网项目当中,要是用“VCC”这种命名,就会导致电源域之间不能自动区分开来,后续DRC检查的时候会报出一堆未连接的错误。在开展高速信号项目期间,电源网络是一定要带有电压值后缀的,不然的话,仿真工具便无法识别电源域层级。
【新手避坑】平常会出现的报错现象是, “Unconnected Net”这种提示到处都是,在原理图里看着仿佛已经连接上了,然而实际上网络标号的拼写缺少了一个下划线。其最为关键的原因在于,当多人一起进行协作的时候,命名习惯呈现出不一致的情况。有能快速解决问题的办法:构建一个网络命名规范的表格,张贴在项目文件夹的首页位置,对于电源网络,采用固定的格式即 “电压值_功能域”,对于信号网络,采用固定格式是“信号名_方向”。
第三步,在导入PCB以前,要先去跑上一回电气规则检查,将那般悬空引脚以及短路警告清除为零。哪怕仅仅存在一个悬空引脚,必定得回去仔细核对原理图,可别怀揣着“等之后再去处理”这样的想法。
布局走线时这3招保信号完整
第一招,对于电源模块布局而言,需遵循这样的原则,即输入电容要紧紧贴靠芯片的输入脚,输出电容要紧紧贴靠芯片的输出脚。高频完整出现报错情况,在一次项目当中,我于LDO输入端放置了一个10μF的电容,然而走线需绕上半圈才能够连接到芯片的VIN脚,最终上电之后芯片直接产生发烫现象,输出仅仅只有1.8V,正常情况下应当是3.3V。经过长达4小时的排查才发现,是寄生电感导致环路阻抗过大,进而芯片内部的过流保护启动了。有完整一次解决所用流程为,将电容进行焊接分离下来,随后去重新开展布局形式操作,在VIN脚正下方位置放置一个0.1μF瓷片电容,所走线条宽度为0.5mm,其长度不超过2mm,接着在电容另一端打孔以实现接地效果。之后再度进行上电操作,输出呈现稳定3.3V状态,芯片温度由65℃下降至42℃。
【新手避坑】不少人认为电容距离远点便无妨,然而在实际的高频回路当中,每增添 1mm 的走线,电感便会增加 1nH,对于几百 kHz 的 DCDC 转换器而言此情况堪称灾难。正确的举措是:电源芯片的输入电容务必放置在芯片的同一层,走线要先经过电容之后再抵达芯片,而不是先到达芯片接着再去往电容。
第二招,高速差分信号,是一定要做等长处理的。USB2.0差分对的长度差,要控制在5mil以内, DDR3数据线,要控制在10mil以内。实操方案对比,手动绕蛇形线和工具自动绕线,差别是非常巨大的。工具自动绕了线之后,很容易就绕成直角了,就会导致存在阻抗突变的情况;手动绕线,是要按照“3W原则”的,线距得保持那3倍线宽,在转弯的地方,要做成45度的圆弧。做一个FPGA板卡项目时,自动绕线运行了3小时,结果DDR3数据线最短的与最长的相差了120mil,手动重新绕线仅仅花了40分钟,精度被控制在5mil以内。
新人需留意、避开的情况里,绕线时老是出现报错情况的便是“Snake绕线导致串扰超出标准范围”。导致这种的原因在于绕线所处的区域跟别的信号线相距太近,二者之间的间距不到线宽的3倍。关键的能够解决问题的办法是:在着手进行绕线以前预先规划好用于绕线的区域,在其周围5mm的范围内不会放置别的信号,等到绕线结束之后运行一次串扰仿真操作,以此保证近端串扰处于低于-30dB的状态。
以下是改写后的内容:第三招,所有用于信号传输的线穿过孔时,都得进行回流通路设计。若高频信号更换层次,旁边缺失地过孔,回流电流会绕很大一圈,进而产生辐射噪声。有个简单规则,每两个信号过孔的旁边,必须配备一个地过孔,二者距离不超过50mil。
投板前检查清单不能省
步入最后检查阶段,运用DRC去跑一回最小线宽以及线距规则,将设置值定为4mil/4mil。关键参数有最优推荐值,板厂普遍能够做到3.5mil/3.5mil,然而留出0.5mil的余量,能够避免因加工偏差导致短路。我曾见识过一个项目,线宽被设成3.3mil,板厂蚀刻时偏移了0.2mil,最终几根并线之间直接连接到一起了。
这个方法不适用于超高速多层板,超高速多层板是指超过12层且频率高于10GHz的多层板,那种场景需要3D全波仿真,基于规则的设计只能做参考。其替代方案是改用SIwave或HFSS做电磁场仿真,先跑完S参数和眼图,再反向调整走线拓扑。若手头没有仿真工具,那么至少要保证所有高速信号走线长度差控制在2mil以内,过孔数不超过2个。










