說(shuō)到PCB板，很多朋友會(huì)想到它在我們周?chē)S處可見(jiàn),，從一切的家用電器,，電腦內(nèi)的各種配件，到各種數(shù)碼產(chǎn)品,，只要是電子產(chǎn)品幾乎都會(huì)用到PCB板,，那么到底什么是PCB板呢？PCB板就是PrintedCircuitBlock,即印制電路板，供電子組件安插,有線(xiàn)路的基版,。通過(guò)使用印刷方式將鍍銅的基版印上防蝕線(xiàn)路,并加以蝕刻沖洗出線(xiàn)路。

PCB板可以分為單層板,、雙層板和多層板,。各種電子元件都是被集成在PCB板上的，在最基本的單層PCB上,，零件都集中在一面,，導(dǎo)線(xiàn)則都集中在另一面。這么一來(lái)我們就需要在板子上打洞,，這樣接腳才能穿過(guò)板子到另一面,，所以零件的接腳是焊在另一面上的,。因?yàn)槿绱耍@樣的PCB的正反面分別被稱(chēng)為零件面（ComponentSide）與焊接面（SolderSide）,。雙層板可以看作把兩個(gè)單層板相對(duì)粘合在一起組成,，板的兩面都有電子元件和走線(xiàn),。有時(shí)候需要把一面的單線(xiàn)連接到板的另一面，這就要通過(guò)導(dǎo)孔（via）,。導(dǎo)孔是在PCB上,，充滿(mǎn)或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線(xiàn)相連接?，F(xiàn)在很多電腦主板都在用4層甚至6層PCB板，而顯卡一般都在用了6層PCB板,，很多高端顯卡像nVIDIAGeForce4Ti系列就采用了8層PCB板,，這就是所謂的多層PCB板。在多層PCB板上也會(huì)遇到連接各個(gè)層之間線(xiàn)路的問(wèn)題,，也可以通過(guò)導(dǎo)孔來(lái)實(shí)現(xiàn),。由于是多層PCB板，所以有時(shí)候?qū)Э撞恍枰┩刚麄€(gè)PCB板,，這樣的導(dǎo)孔叫做埋孔（Buriedvias）和盲孔（Blindvias）,，因?yàn)樗鼈冎淮┩钙渲袔讓印Ｃた资菍讓觾?nèi)部PCB與表面PCB連接，不須穿透整個(gè)板子,。埋孔則只連接內(nèi)部的PCB,，所以光是從表面是看不出來(lái)的。在多層板PCB中,，整層都直接連接上地線(xiàn)與電源,。所以我們將各層分類(lèi)為信號(hào)層（Signal），電源層（Power）或是地線(xiàn)層（Ground）,。如果PCB上的零件需要不同的電源供應(yīng),，通常這類(lèi)PCB會(huì)有兩層以上的電源與電線(xiàn)層。采用的PCB板層數(shù)越多,，成本也就越高,。當(dāng)然，采用更多層的PCB板對(duì)提供信號(hào)的穩(wěn)定性很有幫助,。

專(zhuān)業(yè)的PCB板制作過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜,，拿4層PCB板為例。主板的PCB大都是4層的,。制造的時(shí)候是先將中間兩層各自碾壓,、裁剪、蝕刻,、氧化電鍍后,，這4層分別是元器件面、電源層,、地層和焊錫壓層,。再將這4層放在一起碾壓成一塊主板的PCB。接著打孔,、做過(guò)孔,。洗凈之后，將外面兩層的線(xiàn)路印上,、敷銅,、蝕刻、測(cè)試,、阻焊層,、絲印。最后將整版PCB（含許多塊主板）沖壓成一塊塊主板的PCB,，再通過(guò)測(cè)試后進(jìn)行真空包裝,。如果PCB制作過(guò)程中銅皮敷著得不好，會(huì)有粘貼不牢現(xiàn)象,，容易隱含短路或電容效應(yīng)（容易產(chǎn)生干擾）,。PCB上的過(guò)孔也是必須注意的,。如果孔打得不是在正中間，而是偏向一邊,，就會(huì)產(chǎn)生不均勻匹配,，或者容易與中間的電源層或地層接觸，從而產(chǎn)生潛在短路或接地不良因素,。

銅線(xiàn)布線(xiàn)過(guò)程

制作的第一步是建立出零件間聯(lián)機(jī)的布線(xiàn),。我們采用負(fù)片轉(zhuǎn)印方式將工作底片表現(xiàn)在金屬導(dǎo)體上。這項(xiàng)技巧是將整個(gè)表面鋪上一層薄薄的銅箔,，并且把多余的部份給消除,。追加式轉(zhuǎn)印是另一種比較少人使用的方式，這是只在需要的地方敷上銅線(xiàn)的方法,，不過(guò)我們?cè)谶@里就不多談了,。正光阻劑是由感光劑制成的，它在照明下會(huì)溶解,。有很多方式可以處理銅表面的光阻劑,，不過(guò)最普遍的方式，是將它加熱,，并在含有光阻劑的表面上滾動(dòng),。它也可以用液態(tài)的方式噴在上頭，不過(guò)干膜式提供比較高的分辨率,，也可以制作出比較細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)。遮光罩只是一個(gè)制造中PCB層的模板,。在PCB板上的光阻劑經(jīng)過(guò)UV光曝光之前,，覆蓋在上面的遮光罩可以防止部份區(qū)域的光阻劑不被曝光。這些被光阻劑蓋住的地方,，將會(huì)變成布線(xiàn),。在光阻劑顯影之后，要蝕刻的其它的裸銅部份,。蝕刻過(guò)程可以將板子浸到蝕刻溶劑中,，或是將溶劑噴在板子上。一般用作蝕刻溶劑使用三氯化鐵等,。蝕刻結(jié)束后將剩下的光阻劑去除掉,。

1.布線(xiàn)寬度和電流

一般寬度不宜小于0.2mm(8mil)

在高密度高精度的PCB上，間距和線(xiàn)寬一般0.3mm(12mil),。

當(dāng)銅箔的厚度在50um左右時(shí),，導(dǎo)線(xiàn)寬度1～1.5mm (60mil) = 2A

公共地一般80mil,對(duì)于有微處理器的應(yīng)用更要注意。

2.的頻率才算高速板,？

當(dāng)信號(hào)的上升/下降沿時(shí)間< 3~6倍信號(hào)傳輸時(shí)間時(shí),即認(rèn)為是高速信號(hào).

對(duì)于數(shù)字電路,，關(guān)鍵是看信號(hào)的邊沿陡峭程度，即信號(hào)的上升、下降時(shí)間,，

按照一本非常經(jīng)典的書(shū)《High Speed Digtal Design>的理論,信號(hào)從10%上升到90%的時(shí)間小于6倍導(dǎo)線(xiàn)延時(shí),就是高速信號(hào)!------即!即使8KHz的方波信號(hào),只要邊沿足夠陡峭,一樣是高速信號(hào),在布線(xiàn)時(shí)需要使用傳輸線(xiàn)路論

3.PCB板的堆疊與分層

四層板有以下幾種疊層順序,。下面分別把各種不同的疊層優(yōu)劣作說(shuō)明：

第一種情況

GND

S1+POWER

S2+POWER

GND

第二種情況

SIG1

GND

POWER

SIG2

第三種情況

GND

S1

S2

POWER

注：S1 信號(hào)布線(xiàn)一層，S2 信號(hào)布線(xiàn)二層,；GND 地層 POWER 電源層

第一種情況,，應(yīng)當(dāng)是四層板中最好的一種情況。因?yàn)橥鈱邮堑貙?，?duì)EMI有屏蔽作用,，同時(shí)電源層同地層也可靠得很近，使得電源內(nèi)阻較小,，取得最佳郊果,。但第一種情況不能用于當(dāng)本板密度比較大的情況。因?yàn)檫@樣一來(lái),，就不能保證第一層地的完整性,，這樣第二層信號(hào)會(huì)變得更差。另外,，此種結(jié)構(gòu)也不能用于全板功耗比較大的情況,。

第二種情況，是我們平時(shí)最常用的一種方式,。從板的結(jié)構(gòu)上,，也不適用于高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)。因?yàn)樵谶@種結(jié)構(gòu)中,，不易保持低電源阻抗,。以一個(gè)板2毫米為例：要求Z0=50ohm. 以線(xiàn)寬為8mil.銅箔厚為35цm。這樣信號(hào)一層與地層中間是0.14mm,。而地層與電源層為1.58mm,。這樣就大大的增加了電源的內(nèi)阻。在此種結(jié)構(gòu)中,由于輻射是向空間的,，需加屏蔽板,，才能減少EMI。

第三種情況,，S1層上信號(hào)線(xiàn)質(zhì)量最好,。S2次之。對(duì)EMI有屏蔽作用,。但電源阻抗較大,。此板能用于全板功耗大而該板是干擾源或者說(shuō)緊臨著干擾源的情況下。

4.阻抗匹配

反射電壓信號(hào)的幅值由源端反射系數(shù)ρs和負(fù)載反射系數(shù)ρL 決定

ρL = (RL - Z0) / (RL + Z0) 和 ρS = (RS - Z0) / (RS + Z0)

在上式中,，若RL=Z0則負(fù)載反射系數(shù)ρL=0,。若 RS=Z0源端反射系數(shù)ρS=0,。

由于普通的傳輸線(xiàn)阻抗Z0通常應(yīng)滿(mǎn)足50Ω的要求50Ω左右，而負(fù)載阻抗通常在幾千歐姆到幾十千歐姆,。因此,，在負(fù)載端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配比較困難。然而,，由于信號(hào)源端（輸出）阻抗通常比較小,，大致為十幾歐姆。因此在源端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配要容易的多,。如果在負(fù)載端并接電阻,，電阻會(huì)吸收部分信號(hào)對(duì)傳輸不利（我的理解).當(dāng)選擇TTL/CMOS標(biāo)準(zhǔn) 24mA驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，其輸出阻抗大致為13Ω,。若傳輸線(xiàn)阻抗Z0=50Ω,，那么應(yīng)該加一個(gè)33Ω的源端匹配電阻。13Ω+33Ω=46Ω (近似于50Ω,，弱的欠阻尼有助于信號(hào)的setup時(shí)間)

　　當(dāng)選擇其他傳輸標(biāo)準(zhǔn)和驅(qū)動(dòng)電流時(shí),，匹配阻抗會(huì)有差異。在高速的邏輯和電路設(shè)計(jì)時(shí),，對(duì)一些關(guān)鍵的信號(hào),，如時(shí)鐘、控制信號(hào)等,，我們建議一定要加源端匹配電阻,。

這樣接了信號(hào)還會(huì)從負(fù)載端反射回來(lái)，因?yàn)樵炊俗杩蛊ヅ?，反射回?lái)的信號(hào)不會(huì)再反射回去,。

5.電源線(xiàn)和地線(xiàn)布局注意事項(xiàng)

電源線(xiàn)盡量短，走直線(xiàn),，而且最好走樹(shù)形、不要走環(huán)形

地線(xiàn)環(huán)路問(wèn)題：對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō),，地線(xiàn)環(huán)路造成的地線(xiàn)環(huán)流也就是幾十毫伏級(jí)別的,，而TTL的抗干擾門(mén)限是1.2V，CMOS電路更可以達(dá)到1／2電源電壓,，也就是說(shuō)地線(xiàn)環(huán)流根本就不會(huì)對(duì)電路的工作造成不良影響,。相反，如果地線(xiàn)不閉合,，問(wèn)題會(huì)更大,，因?yàn)閿?shù)字電路在工作的時(shí)候產(chǎn)生的脈沖電源電流會(huì)造成各點(diǎn)的地電位不平衡，比如本人實(shí)測(cè)74LS161在反轉(zhuǎn)時(shí)地線(xiàn)電流1.2A（用2Gsps示波器測(cè)出,，地電流脈沖寬度7ns）,。在大脈沖電流的沖擊下,，如果采用枝狀地線(xiàn)（線(xiàn)寬25mil）分布，地線(xiàn)間各個(gè)點(diǎn)的電位差將會(huì)達(dá)到百毫伏級(jí)別,。而采用地線(xiàn)環(huán)路之后,，脈沖電流會(huì)散布到地線(xiàn)的各個(gè)點(diǎn)去，大大降低了干擾電路的可能,。采用閉合地線(xiàn),，實(shí)測(cè)出各器件的地線(xiàn)最大瞬時(shí)電位差是不閉合地線(xiàn)的二分之一到五分之一。當(dāng)然不同密度不同速度的電路板實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)差異很大,，我上面所說(shuō),，指的是大約相當(dāng)于Protel 99SE所附帶的Z80 Demo板的水平；對(duì)于低頻模擬電路,，我認(rèn)為地線(xiàn)閉合后的工頻干擾是從空間感應(yīng)到的,，這是無(wú)論如何也仿真和計(jì)算不出來(lái)的。如果地線(xiàn)不閉合,，不會(huì)產(chǎn)生地線(xiàn)渦流,，beckhamtao所謂“但地線(xiàn)開(kāi)環(huán)這個(gè)工頻感應(yīng)電壓會(huì)更大。”的理論依據(jù)和在,？舉兩個(gè)實(shí)例,，7年前我接手別人的一個(gè)項(xiàng)目，精密壓力計(jì),，用的是14位A/D轉(zhuǎn)換器,，但實(shí)測(cè)只有11位有效精度，經(jīng)查,，地線(xiàn)上有15mVp-p的工頻干擾,，解決方法就是把PCB的模擬地環(huán)路劃開(kāi)，前端傳感器到A/D的地線(xiàn)用飛線(xiàn)作枝狀分布,，后來(lái)量產(chǎn)的型號(hào)PCB重新按照飛線(xiàn)的走線(xiàn)生產(chǎn),，至今未出現(xiàn)問(wèn)題。第二個(gè)例子,，一個(gè)朋友熱愛(ài)發(fā)燒,，自己DIY了一臺(tái)功放，但輸出始終有交流聲,，我建議其將地線(xiàn)環(huán)路切開(kāi),，問(wèn)題解決。事后此位老兄查閱數(shù)十種“Hi-Fi名機(jī)”PCB圖,，證實(shí)無(wú)一種機(jī)器在模擬部分采用地線(xiàn)環(huán)路,。

6.印制電路板設(shè)計(jì)原則和抗干擾措施

印制電路板(PCB)是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件．它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電于技術(shù)的飛速發(fā)展,，PGB的密度越來(lái)越高,。PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大．因此,，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)．必須遵守PCB設(shè)計(jì)的一般原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求,。