PCB design training-2011-0617

深圳市鼎科实业有限公司有限公司PCBDesigntraining陈垂宁培训内容1.目的1.在PCB设计的过程中，规范设计流程。2.在layout的过程中提高设计质量和效率及EMI性能，提高可靠性。3.提高产品的可生产性，和维护性。4.减少工厂生产的不良率，降低人工成本。5.改版中注意端子坐标，螺丝孔未能改动。6.培养layout思维，布局风格。一般系统结构图tunerFlash/E2PROMmainchipLVSDSignalInputandoutputDDRkeypadIRpowersupplyAMP/earphone•对上框图图中简单描述：目前我们的板卡基本都包含这些模块电路。主芯片都是SOC级的TV芯片。power是整个系统供电。flash/E2主要是存储程序代码和系统参数。ddr给系统提供运行空间和视频数据处理。IR/keypad提供人机操作，LVDS驱动paneldisplay。amp把系统解调出来的声音放大驱动喇叭。tuner是RF射频信号变频转换器件，signal是各种信号输入处理和输出。trainingcontents一.准备工作Firststepisveryimportant，takenote！1.HWengineer提供和原理图和相对应的ASC文件，和对应的PCB结构尺寸图。2.整体把握原理图的框架，对个各功能模块电路的了解3.和工程师沟通了解设计者意图，各个模块的工作原理及在系统中作用；信号的流向，各组信号的优先排列，及走线规则等等，这些问题必须要了解才能开工，否则就会有出现重复的修改工作，降低效率。PCB板整体规划•当和硬件工程师沟通好后，就要根据已经定义好的结构布局整个模块电路。这个过程中一般都会有原厂的PCB可做参考。了解整个系统的信号流程，数模电路分开布局，避免相互干扰，同个模块的电路要在一起，了解信号的优先性，了解那一些信号是敏感的，做好保护作用，和优先处理。整体把握，布局合理，电源，地回路，信号流向等等在布局的过程中要考虑好，这关键到PCB设计的性能和稳定性。Layout模块划分•对上面框图，在layout上划分为6大模块讲解及详细说明:1.POWERPart2.SignalPart3.Tuner4.MainchipandDDR...5.AudioPart6.Other1.POWERPART•对电源部分，主要分为两大类：一.LDO电源一般我们比较常见的是1084,1117,780x等等二.DC-DC电源这类电源，我们常用的有MP158X，AP1534，SY813X,AIC2857等。电源管理常见LDO特点：LDO：1应用简单/PCB小2成本低3输出特性好4效率低5发热大6无干扰7输出电流小原理应用料号Iq(μA)输入电压输出电压输出电流mA最大压差ON/OFF特色PSRR(dB)封装AP1117/3～121.25～10.710001.4//SOT89.SOT223.TO252、TO263、TO220LDO选择需考虑的一些因素：1输入电压：考虑最大电压，主要是LDO的耐压和发热问题，效率为约VO/VIN，最小电压，主要是LDO支持的最小压差2输出电流：最大电流和平均电流3散热：PCB面积，能提供给LDO的PCB面积或散热片4PSRR：对输入电源纹波的抑制5封装：也与散热有关6静态电流：对使用电池或有待机要求时注意DC－DC：1应用复杂2成本高3输出有纹波4效率高5发热小6有干扰7输出电流大原理降压之电流波形L112L212L312C1C2C3C4C5C6D1D2D3S1S2S3降压反向升压电感电流与电容电压波形升压线路之电容电电流波形常见DC－DC特点：cLcLIVdtdiLVVVDTLVVIItLVVcicIminmaxIL以降压为例：设周期为T，连续模式在开关导通期间DT，如右图，有工作原理详细由输入提供能量给输出，一部分能量存于电感中在开关off期间(1-D)T，如右图，有CLCLVdtdiLVVotiLVdtdiLcL)()(minmaxDDLVTDLVIIIc11LDOlayout中注意•在PCB中主要是散热问题。根据负载电流和输入，输出的的电压压差来决定散热面积，当然跟PCB的面积有关系。LDO输出端一般有电解电容，那么这个电解电容在layout上要适当地远离LDO，防止发热而使电解液干枯。Layout上要注意散热焊盘和滤波电解电容的远近位置DC-DC应用于SY8132应用注意事项：1sy8132是同步降压的DC-DCchip，电源地个系统地在IC里面连接。2电流经“E9—SY8132—L6—E7—E9”“sy8132下管—L6—E7—sy8132下管”的电流回路面积越小越好，最好没有过孔，同一个平面上。有打过孔则要就近落地。3以上两个电流回路路径越短越好，越粗越好；至少满足走线≧1mm/A，其它元件远离这两个回路；4SY8132的Vin加一个0.1μF的电容C165，越靠近sy8132的Vin和地越好5DC/DC电源会产生特有的纹波电压和尖峰噪声，输出电容（E7）建议采用LOWESR的电容，纹波会有很大改善；6当有分支输出时建议采用LC/FB隔离，L宜用0.47μH左右的电感，如对纹波有更高要求可加大L的值，在负载端并联多个小电容对纹波抑制比单个大电容好考虑ESR的问题；7最后对元器件的散热也需要注意，以上主要发热元件为sy8132和L6，在Layout时宜多铺铜皮，一般IC底部有散热盘对正反面要开窗散热，提高DC-DC的稳定性。8过孔建议采用多个过孔并且孔径尽量大，L6底部尽量不走信号线反馈环路要远离噪声源DC-DCPCBlayout参考地回路环路反馈节点C7重要靠近VCCDC-DCPCBlayout参考三点回路C14电容很重要DC-DCPCBlayout参考三点回路保证环路稳定不合理的设计大家分析下DC-DC测试DC-DC测试主要测试四点：A.纹波测试，测试点在滤波电解电容上。B.PWM环路测试，主要测试环路的稳定性。保证IC可靠工作C.DC-DCVCC脚的测试，观察过冲信号。D.温升测试。2.SignalPart•在AD板上的信号输入主要分成两大类：A.模拟信号analogsignal主要有：AV，S-VEDIO，YPBPR，RGB，IF等B.数字信号Digitalsignal主要有：HDMI，DVI，TS，DIF，I2S等A.Analogsignal•首先从原理图上来熟悉，接着讲解相关元件的位置及其在PCB板中layout主要注意事项。•1.下图是AV信号输入的电路图。D41是ESD器件，主要是消除静电对信号的危害，这个元件要放在信号输入端，必须要靠近。C153这个小电容对一些儿高频噪声的的滤除，净化信号。R242是75ohm匹配电阻。D41，C153，R242都要靠近信号输入端子放置，且接地点必须就近落地。•R239是对线路上噪声的抑制，和线路阻抗调节；C116是耦合电容，这个电容是很主要的，起到偏置隔离的作用和阻抗比配，一定要靠近主芯片放置。R239也是。由于是AV输入是视频单端信号，要与包地处理，避免其他噪声对它的干扰。包地同时给信号提供低阻的回流路径。包地起点主要要从C153，R242的落地点起随着信号一起走。如果空间有要两边下过孔到地。C153330pFAV1-VC11647nR24275RR23933RAV1-Vin+SCH3D41ESD-0402包地起点ESD疏导落地点groundtracePCB中的layout参考D41的位置R242，C153的位置包地线输入端子•下图是S-V的原理图，其实S-VEDIO和AV的在sch上表现形式是一样的，只是信号格式处理不一样而已。在PCB上layout和AV信号处理一样，电路中的一件其相对应的位置作用是一样。在走线的过程中要C和Y之间加地线隔离，反之互串干扰。S-VEDIOsignalC177330pF/SIDEC174330pF/SIDED77ESD-0402SIDE-CR6333R/SIDEC8647nF/X7R/0402/16V/SIDER8733R/SIDEC11047nF/X7R/0402/16V/SIDER21375R/SIDER21275R/SIDESV-CinSCH3SV-YinSCH3D76ESD-0402SIDE-Y靠近输入端子groundtracePCBlayoutCSignalYSignalgroundtracesignalgroundYPBPRRGBsignalDDC_SCL_DD11ESD-040212D7ESD-040212RIN-SCH5R4768R/5%R3433R/5%C3247nF_X7RC3347nF_X7RR3333R/5%R4268R/5%C3947nF/X7RR3633R/5%C4047nF/X7RC3547nF_X7RC3747nF/X7RR4468R/5%D12ESD-040212UART-RXSCH5GIN+SCH5GIN-SCH5VGA_VSYNC0SCH5D8ESD-040212D13ESD-040212D9ESD-040212BIN+SCH5D-SUBINBIN-SCH5D14ESD-040212DDC_SDA_DC31NC/1nF/X7RVGA_SOGSCH5R32NC/0R/5%UART-TXSCH5PC-BClosedtoMSTICPC-RB-G-R-PC-GR3875R/1%R4175R/1%TP16R48100R/5%R5010K/5%CN4VGA/D-SUB1627384951112131415101617R3775R/1%R45100R/5%VGA_HSYNC0SCH5R4910K/5%RIN+SCH5ESD保护，靠近端子匹配电阻，靠近端子耦合电容，靠近放置行场同步DDCRGBground信号线包地处理VGA和YPBPR比较：YPBPR信号没有对立的行场信号，有复合信号，modetable也不一样，YPBPR对应的是制式VGA对应的是分辨率。PCBlayoutRGBsignalGND包地线靠近端子放置视频信号一定包包地处理，避免其高速信号线对他们的干扰analogsignal小结•1）ESD器件,滤波电容靠近端子输入端子放置•2）75欧姆匹配电阻尽可能靠近主IC放置•3）ADC信号输入的公共负端（比如68欧姆，47nF）靠主IC交流接地•4）视频信号走线按照低阻（75欧姆）阻抗走线，线宽=8mil，包地距离=12miltunermodule•Define:定义：将传输媒介送达的不同频率的载波信号转换成统一的中间频率或基带信号的模组。•tuner是在TV板卡中很重要的模块，有camtuner和silicontuner。在layout中要引起注意和遵守相应的规则1.camtumer1）tuner供电。电源线宽=20mil，电源要干净。2）高速信号线（SPDIF，I2S，TS等时钟信号）禁止从tuner本体下方穿过，因为高速信号辐射必然干扰耦合到tuner。3）tuner的外壳接地脚保证接地良好4）旁边有数字功放等功率器件，需要做割地处理，避免地噪声对tuner的干扰。地处理，这点hw要做出明确的知道。5）如果tuner外部需要30V升压电路，升压电路远离tuner放置6）供电滤波电容靠近供电脚放置，一般有0.1uF+1nF的高频退偶电容，7）RFAGC的切换开关靠近RFAGCPIN脚，保证开关断开时，RFAGC的外部走线最短，减小对干扰的吸收8）数字功放远离tuner放置，尤其是PWM这点要注意，有过失败的案例，吸取教训。主要电感的位置要远离tuner。9）tuner接地脚要保证有完整的地平面。最好接地脚不要被分割。•2.Silicontuner一般我们都有参考的silicontuner的layout参考布局，原厂都会有相对应的layout指导规则，我们遵守就是。AIF中频信号处理•tuner出来的中频信号IF，是很重要的信号，在PCB板中的优先级是最高，在layout时要注