硬件設(shè)計(jì)的心得分享
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硬件設(shè)計(jì)的心得介紹
一, PCB布局。
1，電源線與地線及濾波電容。在PCB板中電源輸入端必需加濾波電容，并盡量靠近輸入接口，并遵循電源走線經(jīng)過電容的正極(正電壓供電)再布線出，地線從電容負(fù)極回的走線原則，以保證濾波電容起到最佳濾波作用;電源線應(yīng)從濾波電容引腳處分多路出線，根據(jù)電流大小不同選擇線寬;應(yīng)用LDO時(shí)，在LDO輸出端必加濾波電容;在應(yīng)用DC/DC時(shí)，在電源輸入輸出端使用陶瓷電容濾波。濾波電容使用一個(gè)大容量電容并排一個(gè)或多個(gè)小電容(104/103/102)。每組芯片供電端加濾波電容，并盡量靠近芯片供電輸入端;每組電源遵循前述走線規(guī)則。
2，高溫器件。發(fā)熱高的局部加銅皮并去綠油噴錫散熱(要求使用散熱片的例外)，發(fā)熱高的部件與部件盡量遠(yuǎn)離。
3，模擬電路。L/R音頻聲道走線不允許并排走線過長(會影響分離度)，遵循包地的規(guī)則，并遠(yuǎn)離數(shù)字信號線，其它模擬信號線;高頻電路遠(yuǎn)離音頻電路，并遠(yuǎn)離SDRAM等存儲元件;非音頻模擬電路遠(yuǎn)離音頻電路。不同類別的模擬信不要靠近并排走線。
4，通訊數(shù)據(jù)線。I2C通訊線要求包地走線，線寬要求8到12mil,盡量寬些，走線要求盡量短。USB數(shù)據(jù)線、LAN數(shù)據(jù)線、HDMI數(shù)據(jù)線每組正負(fù)線要求等長走線并包地，并且如果不是直線時(shí)必須使用弧行彎線而非45/90/135度角線。
5，在主芯片主頻低于400MHz時(shí)SDRAM地址線A0、A1因高速訪問頻繁因此頻很高，走線時(shí)線間間距要求最少8mil，并建議使用脈沖線型;在主芯片主頻高于400MHz時(shí)，SDRAM走線要求等線設(shè)計(jì)。所有的高速數(shù)據(jù)信號線走線應(yīng)遵循盡量短的走線規(guī)則，并不同類的高速數(shù)據(jù)信號線不要并排走線，在各高速數(shù)據(jù)信號線分隔于不同層面時(shí)盡量十字交叉走線，避免因分布電容產(chǎn)生干擾。
6，時(shí)鐘器件，復(fù)位電路盡量靠近IC引腳處。
7，銅皮與其它所有走線(含焊盤)安全間距盡量使用10到12mil，最少不低于8mil。PCB板邊走線盡量保持最少16mil間距。PCB過孔越小工藝越難，常用過孔(0.3mm，0.4mm，0.45mm)。在電流大的電源走線換層時(shí)可采用雙過孔。
8，各元件遵循盡量走線短的規(guī)則擺放元件，0603/0402元件/電感器件兩焊盤間盡量不要走線。
9，地線分割時(shí)，避免形成梳狀，梳狀會產(chǎn)生干擾疊加，分割地后應(yīng)在梳狀的頂部在地與地之間使用12mil線連接。
二，原理設(shè)計(jì)
1，EMC處理。在產(chǎn)品各連接外部的輸入輸出接口元的各連接端串電感或磁珠;晶體的輸出端并聯(lián)RLC濾波電路;各路芯片電源串磁珠或電感，特別在PLL電路供電電源必加。
2，電源及濾波。
a,在DC接口輸入端正極與地線間并一個(gè)二極管，保護(hù)電源正負(fù)反接時(shí)燒毀元件。
b,每一組電源分配一組濾波電容(104/和10uF以上)，原則上芯片的每個(gè)電源供電口分配一個(gè)104電容。
c,在音頻電路、模擬電路小電流供電供電端串電阻，在抗干擾差的元件供電端串二極管，大電流模擬電路串電感。二極管可提供大電流輸出端電壓波動(dòng)小，電阻輸出端電壓隨電流增大波動(dòng)幅度很大。
d,DC/DC電路，在電源輸入輸出端盡量使用陶瓷電容濾波，陶瓷電容對高頻反應(yīng)快，因此轉(zhuǎn)換效率高。當(dāng)PWM應(yīng)用三極管電路升壓時(shí)，三極管(或CMOS)B極串一個(gè)電容，并一個(gè)電阻到地，不然極易開機(jī)燒毀三極管。輸出電流應(yīng)最少大于工作電流30%以上;直流適配器同理。
3，時(shí)鐘信號線串電阻，并加一個(gè)對地小容量電容;高頻數(shù)據(jù)線盡量加一個(gè)對地小容量電容。CPU、DSP連接外部大器件(如TFT屏)或重要通訊IO口串電阻，IO口跟據(jù)要求加上拉電阻下拉電阻(要求保持低電位的加下拉電阻)。
4，邏輯電路輸入端應(yīng)加小容量濾波電容避免瞬間尖波干擾而產(chǎn)生誤判。
5，RF信號加偶合電容及對地小電容，必要時(shí)在電源與RF信號間加RC退偶補(bǔ)償電路。
6，DVD機(jī)芯激光燈保護(hù)電路，開機(jī)保護(hù)電容應(yīng)最少選擇在220uF以上，盡量延遲點(diǎn)亮激光燈而避免燒毀。
7，數(shù)字功放電路功放輸出端LC電路對地電容使用滌淪電容;芯片每組電源濾波使用膽電容或陶瓷電容，不要用電解電容;PCB布線聲道輸出線保證在16mil以上。
8，TFT模擬頻抗干擾(顯示水紋波)處理。TFT 5V供電端串電阻并電容濾波，VCOM電路供電端串電阻并電容濾波，主要這兩路電源紋波很小，TFT顯示就會很穩(wěn)。 15V，-10V， 3.3V供電也應(yīng)盡量把紋波減到最小。RGB放大電路遠(yuǎn)離干擾源，并供電電源紋波處理干凈。
9，如何增長鋰電池使用壽命。加過放保護(hù)電路及充電保護(hù)管理電路，過放保護(hù)電路常用設(shè)計(jì)當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定直時(shí)自動(dòng)斷開地線與鋰電池負(fù)極的連接。充電時(shí)電流設(shè)定不要過大，單節(jié)鋰電應(yīng)在350mA到500mA，雙節(jié)鋰電應(yīng)在500mA到800mA，而且必加過充保護(hù)。
10，MCU電池充電管理電量讀取創(chuàng)新應(yīng)用(原創(chuàng))，非I2C通訊讀取，使用輸出PWM占空比不同讀取電量值，從而達(dá)到減化設(shè)計(jì)程序，并可通
過邏輯電路替換MCU而達(dá)到不需軟件編程，并減少成本。
11，DVD糾錯(cuò)問題起因。
a,伺服電路、機(jī)芯、馬達(dá)電路電源紋波大，應(yīng)控制在50mV以內(nèi)
b,RF信號線背干擾，SPEED，SLED，TRACK，F(xiàn)OCUS四路PWM被干擾，中點(diǎn)電壓被干擾。
c,SPEED，SLED，TRACK，F(xiàn)OCUS四路增益調(diào)節(jié)不到位，引起激光頭在讀到光盤有劃傷或黑點(diǎn)處時(shí)擺動(dòng)幅度太大，突然偏向一邊，而造成RF信號很長一段信號缺失或者抖晃，不是解碼器的問題。
12，如何節(jié)省成本。電源，確認(rèn)每一路電源供電去處，電流的要求，電壓的要求，確定之后選定供電模式及組合，如選DC/DC，LDO等等，電流小的選擇輸出電流小的電源IC，成本低很多;根據(jù)IC資料組合相同電壓值的為一組，減少濾波電容(加工費(fèi)比元件貴!)。盡量精減電路(非高手莫亂動(dòng)!問清楚!)。全局，對整個(gè)設(shè)計(jì)要有大局觀，每個(gè)元件是否有又便宜又質(zhì)量好的代替品(不一定要求腳對腳替換，當(dāng)一定要通用)，并根據(jù)產(chǎn)品定位而設(shè)計(jì)，不然非軍工的用軍工元件產(chǎn)品賣給誰呢!也不能一味的最求最底成本而損壞質(zhì)量。盡量減少外圍電路，盡量使用集成度高的電路。
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